CAPITOLO I
1.1 - I criteri didattici e metodologici
L'insegnamento della Fisica ha dei presupposti irrinunciabili che partono dalla constatazione, da nessuno messa più in discussione, dell'importanza dell'insegnamento scientifico per la formazione dell'uomo e del cittadino. Esiste, quindi, un sostanziale accordo, maturato in ampie e ripetute discussioni [1], sulle condizioni generali necessarie affinché esso adempia a tale compito. Esistono, è vero, alcune divergenze su aspetti specifici e, tutto sommato, marginali delle tematiche inerenti all'insegnamento della Fisica, che si manifestano mediante continui adattamenti e piccole sintonizzazioni sia nella teoria, sia nella pratica, ma tutti concordano sulla necessità e sulla ineludibilità di una tale scelta. E tuttavia, non tutto si manifesta in maniera consequenziale, perchè:
da una adeguata riflessione intorno alle tematiche peculiari dell'insegnamento tradizionale della Fisica emerge una considerevole frattura tra la Fisica e il modo di insegnarla. Una possibile causa, ma non la sola, di questa situazione potrebbe essere il mancato riconoscimento del ruolo culturale e formativo della Fisica: ruolo determinante per la crescita culturale e per la formazione della personalità dei giovani. Una simile assurdità fa si che gli allievi arrivino a identificare la Fisica soltanto con i suoi risultati e con la Tecnologia, in un'ottica scientista e pragmatista, apprezzandola perchè utile e non perchè valida in se stessa. [2]
Interessarsi di scienza, delle sue ricadute, dei suoi presupposti, della sua natura è compito di tutti coloro i quali vivono con responsabilità la società odierna dominata, e spesso condizionata, dalla scienza e dalla tecnologia. Estraniarsi da questa responsabilità, disinteressarsi delle vicende che coinvolgono fatti di scienza, astenersi dal riflettere sui compiti, sui processi e sulle strutture che caratterizzano la scienza, al limite rifiutarsi di conoscere l'oggetto e la natura dei suoi metodi, relegando questo sapere a mero oggetto di specializzazione, con l'alibi di assumere l'umanesimo come significato univoco di cultura, è solo segno di ottusità e di limitatezza. La scienza, nonostante tutto, ci coinvolge ineluttabilmente. Invero la specializzazione e la tecnicizzazione dei linguaggi scientifici, l'astrattezza dei contenuti che caratterizzano questo sapere contemporaneo, le difficoltà e le complessità dei metodi utilizzati dalla ricerca scientifica hanno avuto delle ricadute negative perchè hanno fatto apparire la figura dello scienziato specialista come un soggetto con la tendenza a richiudersi nel suo orticello conoscitivo.[3]
D'altronde, l'importanza che la scienza esercita sulla nostra vita non è solo di natura tecnica. La concezione secondo la quale la tecnologia non è altro che solo ricaduta applicativa e positiva della scienza pura a beneficio della società e dell'uomo ha mostrato i suoi limiti ed è ormai certo che questa è una visione distorta della realtà. Basti pensare soltanto all'esistenza di applicazioni dannose per l'uomo come gli armamenti nucleari, l'ingegneria genetica, l'inquinamento ambientale, il disordine sociale causato dallo sviluppo tecnologico, la concezione consumistica con il conseguente consumo incontrollato delle risorse energetiche e naturali, i disastri ecologici, etc. La prospettiva che si possa risolvere il problema attribuendo tutto il bene possibile alla scienza e tutto il male pensabile alla tecnica è illusoria e mistificante.[4] In conseguenza di ciò la scienza ha ormai cessato di essere considerata come un complesso di conoscenze razionali creato al solo fine positivo di procurare benessere all'umanità.[5]
Dunque, l'insegnamento della Fisica, come insegnamento scientifico la cui natura riguarda la struttura portante della scienza e il suo tessuto epistemologico, ha un significato formativo che va al di là del solo fatto contenutistico ed acquista un senso e una portata di enorme significatività culturale.
Nella scuola in generale, e nel Liceo scientifico in particolare, il problema centrale dell'insegnamento della Fisica diventa, quindi, lo stabilire con chiarezza e precisione il 'significato' e il 'ruolo' che competono alla Fisica come disciplina scientifica nel curricolo scolastico degli allievi. Come è noto, nei Licei scientifici tradizionali, la Fisica si insegna esclusivamente nell'area terminale degli studi, caratterizzandosi più come disciplina di indirizzo, con finalità e mete nozionistiche, che come disciplina formativa nella educazione scientifica dei giovani.
Esistono a questo proposito due 'strategie didattiche', alternative tra di loro, sia sul piano della selezione dei contenuti da sviluppare, sia sul piano più squisitamente didattico-metodologico e delle grandi scelte pedagogico-curriculari. Esse perseguono due distinti, e per molti versi contrapposti, processi conoscitivi.
1. La 'prima strategia' intende la Fisica come disciplina asettica e neutrale sul terreno della formazione del pensiero scientifico dei giovani. Questa linea d'insegnamento programma e sviluppa attività di insegnamento in cui gli aspetti cognitivi vengono messi al centro del processo didattico e privilegia le nozioni rispetto agli altri obiettivi didattici. In definitiva, la Fisica viene considerata una disciplina finalizzata quasi esclusivamente a fornire delle conoscenze specifiche (nozioni) che serviranno all'allievo unicamente a mo' di informazione scolastica.
2. La 'seconda strategia' concepisce, viceversa, la Fisica come disciplina scientifica che permette di fornire ai giovani strumenti culturali flessibili e indispensabili nella interpretazione della realtà circostante. Ciò, permette :
a) la formazione di un atteggiamento scientifico nei confronti della realtà, in maniera tale che gli allievi non si trovino disarmati di fronte alle sempre più frequenti relazioni che legano la vita odierna con la conoscenza scientifica e le sue implicazioni;
b) l'acquisizione del metodo scientifico (inteso nella sua globalità come "valore" e nella sua specificità come metodo di indagine per l'analisi di questioni scientifiche, come metodo di studio, come metodo sperimentale di laboratorio) per sviluppare appieno la capacità di utilizzare il metodo della ricerca sperimentale nell'indagine dei fenomeni naturali, al fine di acquisire, in modo autonomo, informazioni, elaborarle e sintetizzarle, e schematizzare fenomeni complessi nei loro elementi essenziali;
c) l'acquisizione di capacità di comportamento scientifico in maniera tale da far prendere coscienza all'allievo delle operazioni logiche implicate nei vari processi conoscitivi fino a sviluppare strutture logiche autonome e trasferibili a situazioni e contesti diversi. Ciò al fine non solo di realizzare conoscenza dei processi logico-algoritmici (che consenta e ponga in grado il giovane di saper raccogliere, organizzare e gestire dati e notizie) ma, soprattutto, di creare capacità di saper passare dalla conoscenza dei fatti alla comprensione dei processi. Gli elementi di contenuto privilegiano, pertanto, la conoscenza dei processi e delle interconnessioni, nonché le strutture conoscitive come grandi organizzatori concettuali in grado di fornire agli allievi le grandi sintesi della Fisica e i concetti unificatori della Scienza.
Quest'ultima strategia didattica, quindi, concepisce l'insegnamento della Fisica secondo alcuni punti qualificanti che forniscono una caratterizzazione specifica e un taglio didattico molto preciso. Essa, infatti, si basa sull'idea che l'insegnamento della Fisica assume un ruolo determinante nella formazione culturale dell'allievo e intende il proprio ruolo, principalmente, come acquisizione di cultura scientifica, di fondamenti metodologici, di strumenti e competenze specifiche essenziali nel curricolo completo degli allievi.
A questo scopo preme sottolineare che una moderna interpretazione di ciò che un corso di Scienze fisiche deve essere nella scuola di oggi non può non prendere in considerazione una duplice finalità: specificamente quella di insegnare ai discenti - come si diceva prima - un metodo di lavoro che coinvolga criticamente la loro personalità, stimolandoli e responsabilizzandoli sul piano della formazione a scelte di tipo personale e a interventi culturali di tipo formativo, mediante l'utilizzazione di accorgimenti e tecniche metodologiche appropriate che privilegino una didattica che abbia al centro principalmente i fatti culturali.
In secondo luogo - dovendo costituire fondamento essenziale per la cultura scientifica degli allievi - si propone la finalità di sviluppare (per mezzo di premesse necessarie e con tempi e ritmi di apprendimento che tengano presenti le caratteristiche individuali dei soggetti dell'educazione) capacità logiche e abilità specifiche di un certo rilievo, insieme ad apprendimenti culturali significativi. Quanto detto porta alla conseguenza che non è tanto la sola conoscenza, anche se estesa e matematizzata, della complessa fenomenologia fisica che interessa il sottoscritto come insegnante ed educatore, quanto l'acquisizione di una forma mentis, di un habitus mentale che consenta una applicazione pratica e personale dei principi metodologici della ricerca scientifica, in maniera tale da poterli poi applicare, trasferendoli con sicurezza e facilità, nelle più diverse e disparate situazioni pratiche.
Per cercare di realizzare questa linea di pensiero e nel quadro di un curricolo scolastico di Liceo sperimentale a indirizzo scientifico, si prospetta per il corso in questione, la formulazione di un'ipotesi di modello didattico volto a realizzare le seguenti finalità :
I. evidenziare la dimensione culturale della Fisica attraverso l'assunzione di una strategia di insegnamento tendente a mettere a fuoco il metodo scientifico e, quindi, i problemi e le idee basilari della Fisica;
II. recuperare una visione culturale della Fisica mediante l'individuazione di una logica evolutiva e dei legami con gli altri fatti culturali.[6]
Questi due importantissimi obiettivi di formazione si fondono nella concezione che vede lo sviluppo della Fisica consistere nell'adeguamento dei nostri schemi concettuali alla realtà che ci circonda in un continuo rapporto dialettico esperienza-teoria-metateoria, in maniera tale che si possa affermare, con ragionevole certezza, che l'edificio della Fisica si regge da una parte su esperienze e processi di misurazione (cioè attività sperimentali di laboratorio viste come conferma empirica di ipotesi e di costrutti scientifici e aventi come nodo portante l'acquisizione, da parte dei giovani, del metodo scientifico e del 'senso' dell'esperimento) e, dall'altra, sulla elaborazione di schemi teorici atti a coordinare i fatti empirici. Se poi si guarda la Fisica come sapere scientifico organizzato in un insieme di enunciati sul mondo esterno, allora, nel quadro del suo statuto epistemologico, si possono distinguere i seguenti 'oggetti' culturali che costituiranno attento oggetto della riflessione didattica:
a) Parametri fisici, quali le grandezze fisiche, che individuano le proprietà degli oggetti e le loro relazioni spazio-temporali;
b) Leggi fisiche, che stabiliscono le relazioni funzionali tra tali parametri;
c) Superleggi, o Principi fisici, ai quali le varie leggi fisiche si conformano.
Da queste poche righe si può individuare, sin da adesso, una chiara traccia dell'immagine della Fisica che si cercherà di delineare durante tutto l'arco del corso triennale di Fisica. Questa immagine, conformemente all'obiettivo II), terrà conto, nelle dovute forme pluri-, e interdisciplinare, di cosa sia la Fisica e del suo significato anche in prospettiva storico-epistemologica, come necessità di far comprendere ai giovani sia il metodo della Fisica, sia i suoi risultati.
Dal punto di vista della Programmazione didattica si puntualizza il fatto che l'insegnamento della Fisica è considerato «ingranaggio» fondamentale dell'acquisizione di un sapere scientifico in chiave critica, e compito del corso sarà quello di promuovere meccanismi di apprendimento e conoscenze quanto più generali, non tralasciando di rimarcare, laddove possibile, umanesimo ed educazione nel rispetto dei delicati equilibri didattici e metodologici delle diverse discipline che concorrono a formare il curricolo.
Scopo fondamentale dell'insegnamento scientifico in generale, e della Fisica in particolare, è quello di fornire strumenti, conoscenze, modelli interpretativi, idee, capacità teoriche e pratiche utilizzabili in seguito nella vita, nella pratica sociale, nella professione, negli studi universitari.
L'insegnamento della Fisica si muoverà, quindi, coerentemente, verso una attività di ricerca che fornisca concreti esempi di come la Fisica può essere appresa, esaltando particolarmente sia il ruolo che il concetto di modello fisico assume nello sviluppo del pensiero scientifico, sia l'importanza che l'attività di conferma o di smentita di ipotesi fisiche rivestono nel panorama dell'evoluzione del sapere scientifico, e quindi :
a) nel privilegiare non solo una scelta equilibrata di contenuti essenziali e di informazioni di ampia valenza culturale, ma anche nell'evidenziarne significativamente l'aspetto metodologico. Si tratta, cioè, di sviluppare un approccio inizialmente grezzo e non eccessivamente appesantito da un livello di formalizzazione esasperato che faccia perdere di vista i concetti e le idee fondamentali. Successivamente, nella continuità del discorso fisico e nella logica di una esauriente conoscenza del linguaggio matematico, si proporranno le informazioni in maniera tale da pervenire ad un livello di approfondimento più completo e formale, nel quale lo strumento concettuale e il linguaggio matematico trovino la possibilità di far emergere tutta la loro valenza culturale e la loro importanza specifica. In definitiva, gli argomenti verranno sviluppati conformandosi al principio pedagogico della graduazione delle difficoltà che permetterà agli allievi, nella loro interazione con i concetti e le idee della Fisica, una progressione didattica dal facile al difficile;
b) nell'essere strettamente collegata alle altre discipline scientifiche e teoriche (Storia, Storia della Filosofia, Scienze, Matematica, Disegno e Arte, etc...), in maniera tale da recuperare l'aspetto pluridisciplinare e la dimensione storica, collocando quest'ultima, se non proprio al centro dell'interesse, sicuramente in posizione significativa e non marginale dell'insegnamento;
c) nell'essere tesa ad evidenziare le idee più significative della Fisica (La descrizione e la spiegazione del Moto; I Principi di Conservazione; La Teoria Termodinamica; L'Elettromagnetismo Classico; L'Atomo e la Teoria dei Quanti; La Teoria della Relatività) e non addentrarsi, viceversa, in dettagli marginali di secondo piano (il cuneo, il verricello, l'elettrizzazione per triboelettricità, le macchine elettrostatiche, la teoria delle aberrazioni negli specchi e nelle lenti, etc.), privilegiando i grandi temi e le prospettive più interessanti della Scienza;
d) nell'affrontare lo sviluppo storico ed epistemologico della Fisica, nonché la dimensione critica dell'apprendimento nell'intento di stimolare interrogativi, suscitare problemi, provocare perplessità ed in generale incrinare quell'immagine superficiale,esteriore, appiattita, pigra, dogmatica e, in ogni caso, falsata della Fisica che si tende ad accreditare nei libri di testo. Nell'evitare, insomma, quella concezione cumulativa della scienza fatta di un patrimonio di verità acquisite e intoccabili, di un agglomerato di verità indiscutibili, di un insieme di affermazioni esenti da errori e contraddizioni (Origine, ascesa, rovina e crollo del Meccanicismo; Origine, nascita e sviluppo della Scienza Moderna; Terremoti concettuali della Fisica Moderna; Recupero degli aspetti sia empirici, sia epistemologici attinenti alle trame concettuali della disciplina; Funzione del Modello e del Metodo di indagine dei Fenomeni in Fisica; Limiti delle Leggi Fisiche; etc.).
Il criterio didattico più importante che presiede il quadro degli interventi formativi, muove dal presupposto che l'insegnamento della Fisica, per essere inserito nella logica di una proposta pedagogica liceale corretta, ponderata e significativa, deve rivolgersi necessariamente alle teorie dell'odierna epistemologia. Le linee di fondo di questa teoria riguardano pochi ed essenziali tratti caratteristici. In primo luogo diciamo subito cosa questi tratti non devono riguardare.
Essi non devono tradursi in interventi didattici che scatenino il disinteresse, che si chiudano nel 'ricerchismo', nel nozionismo e nel dogmatismo. L'educazione scientifica è l'educazione all'antidogmatismo. Il metodo scientifico è atteggiamento critico, antinozionistico; è educazione alla critica. La prassi scientifica è immunizzazione alle teorie teologiche e alle ideologie politiche. Il credo scientifico è abitudine all'errore; pedagogia dell'errore; è coraggio di sbagliare. Anche perchè, come disse H. Reichenbach "la via della verità è la medesima di quella dell'errore". Non diversamente, G.Vailati afferma che: "ogni errore ci indica uno scoglio da evitare mentre non ogni scoperta ci indica una via da seguire". E Francois Jacob,[7] afferma:
La fisica procede per ipotesi e negazioni, cioè per tentativi ed errori. Non cerca più la verità, quindi, ma si accontenta del non errore, con l'approssimazione di teorie che si perfezionano continuamente nel confronto con la «realtà» ... Nel migliore dei casi sono delle approssimazioni, dei non errori. Ma ciò che è stato preso per una regolarità può essere solo un'illusione, riconosciuta o meno. L'aspettativa può essere delusa, la ripetizione non verificarsi, la previsione non essere confermata. Ciò che caratterizza il cammino della scienza sperimentale è la ricerca volontaria degli errori, la rimessa in discussione delle teorie e delle ipotesi avanzate.
Non si può non vedere in ciò un'immagine della scienza ricca di presupposti critici ed estremamente positivi. La critica e l'autocritica della scienza, il fatto che la scienza poggia solo sulla sicurezza negativa o sulla logica dell'errore, il fatto che viene sistematicamente sottolineata l'asimmetria fra verifica e falsificazione scientifica, l'esistenza di una dimensione epistemologica "nella quale alla certezza è subentrata la probabilità, alla logica della verità quella dell'errore, alle chiarezze le problematizzazioni, ai formalismi riduttivi i grandi contesti di pensiero riflessivo e immaginativo",[8] la coscienza sempre vigile e il ruolo ingrato delle regole metodologiche che non permettono autoritarismi di sorta e conformismi di rito sono l'ossatura portante della fisica e definiscono una precisa identità e un programma di ricerca lineare che non permettono deviazioni di sorta.
Mentre il pensiero mistico rifiuta di mettersi in discussione e vede in ogni nuova osservazione la conferma delle sue credenze, il pensiero scientifico si adopera a criticare le proprie opinioni, a confrontarle continuamente con la realtà, fino a liberarsene per sostituirle con altre. Si va in guerra per uccidere quelli che non condividono i tuoi miti o la tua religione. Ci si accontenta di dare dell'imbecille a coloro che non adottano le tue teorie scientifiche. Può darsi che questo non sia uno dei meriti minori del cammino della scienza. [9]
Che l'insegnamento scientifico deve essere sintonizzato su concezioni e quadri di visione che fanno salvi atteggiamenti critici e antidogmatici tutti sono d'accordo. Il difficile sta nel realizzare coerentemente le condizioni didattiche e i comportamenti educativi in linea con queste tendenze pedagogiche. L'etica della tolleranza e l'ideale di sapere congetturale e fallibile producono certamente un mondo in cui l'autoritarismo trova pane per i suoi denti.
Considerazioni del genere hanno portato K.Popper a sostenere che i principi, che sono alla base di ogni discussione razionale, vale a dire di ogni discussione al servizio della ricerca della verità, sono veri e propri principi etici. (K.R.Popper, Duldsamkeit und intellektuelle Verantwortlichkeit, in Auf der Suche nach einer besseren Welt, Munchen 1984,p.225). Egli ne indica tre:
1) Il principio della fallibilità: forse io sbaglio e tu forse hai ragione. Ma possiamo essere in errore tutti e due.
2) Il principio della discussione razionale: cerchiamo di soppesare, nella maniera più impersonale possibile, le nostre ragioni pro e contro una specifica teoria criticabile.
3) Il principio dell'approssimazione alla verità. Attraverso una discussione oggettiva noi ci avviciniamo quasi sempre di più alla verità; e perveniamo ad una migliore comprensione delle cose: anche quando non arriviamo ad un accordo.
E' cosa degna di attenzione, sottolinea Popper, che tutti e tre questi principi sono principi epistemologici e a un tempo etici. Essi, infatti, implicano tra l'altro accettazione dell'altro, tolleranza: se io posso imparare da te e nell'interesse della ricerca della verità voglio imparare, allora io debbo non solo tollerarti, ma anche riconoscerti come sostanzialmente uguale a me; la sostanziale unità e parità dei diritti di tutti gli uomini sono un presupposto della nostra disponibilità a discutere in modo razionale (ivi, p. 226) [10]
In secondo luogo, la didattica della Fisica si costruisce con:
schemi concettuali, approcci metodologici, paradigmi teorici e strumentali, ripensamenti critici, epistemologici e storici, serie di ipotesi e di ardite intuizioni, abbozzi inediti di pensiero, logiche, linguaggi, modelli, teorie e, come disse Galileo, "sensate esperienze", di straordinaria ricchezza, per una rinnovata elaborazione della Fisica in tutte le sue componenti.[11]
Sono questi gli ingredienti di una didattica lucidamente sintonizzata sui fatti, sulle idee, sulle leggi, sulla loro conferma o la loro invalidazione.
Per ultimo, risultano importanti i meccanismi attraverso i quali si ottengono queste conferme o smentite. Processi deduttivi, induttivi, ipotetici, teorici, empirici, epistemologici. Controversie tra teorie in competizione. Paradigmi prima accettati, poi criticati, infine, rigettati. Processi di sviluppo del pensiero scientifico non cumulativi, rivoluzionari. In ogni caso, meccanismi capaci di proporre selezione, scelte, decisioni.
Sulla base di questi semplici e chiari itinerari didattici si basano gli obiettivi formativi e gli intenti pedagogici che si intendono definire.
La definizione degli obiettivi e dei metodi dell'insegnamento, chiara o confusa, buona o cattiva che possa essere, sta alla base di ogni Progetto didattico corretto e, conseguentemente dovrebbe stare alla base di ogni strumento didattico-pedagogico realizzato per attuarlo. Dunque, dovrebbe stare alla base di ogni piano di lavoro annuale che si proponga come guida di tale progetto.[12]
Accanto a variabili comuni all'insegnamento di qualsiasi disciplina del curricolo scolastico, quali, ad esempio, la valutazione diagnostica del livello medio di partenza della classe, le condizioni di ingresso dei singoli allievi e gli obiettivi educativi che ci si prefigge di conseguire durante l'insieme delle esperienze di insegnamento-apprendimento, etc., esistono altri ordini di variabili specifiche la cui analisi contribuisce a determinare quella linea di condotta che comunemente conosciuta sotto il nome di "metodo di insegnamento".
In particolare si tratta di specificare tutta una serie di aspetti e implicazioni che possiamo condensare in alcuni punti progressivi e di specifica pertinenza didattica che vanno dal significato di un curricolo liceale al ruolo dell'insegnamento della fisica in un liceo, dagli obiettivi didattici che ci si prefigge di conseguire con l'insegnamento della fisica alla messa a punto della linea metodologica da seguire, dal ruolo del laboratorio di fisica ai contenuti afferenti agli obiettivi didattici, dall'inserimento della storia della fisica alla risoluzione di problemi di fisica, dall'importanza della matematica e dei linguaggi formali ai processi di valutazione, dalle tecnologie educative all'uso del mezzo informatico.
[1] Pluralità di documenti redatti dal COASSI (Comitato di Coordinamento delle Associazioni Scientifiche, come AIF, ANISM, Div. Did. SCI, Mathesis, SAIt) e in particolare dall'Associazione per l'Insegnamento della Fisica.
[2] G.CATANIA, La tendenza della fisica alla unificazione teorica, in “Nuova Secondaria”, 10, Giugno 1988, pp. 66-67.
[3] L.GEYMONAT, Lineamenti di Filosofia della Scienza, Milano, Mondadori, 1986, pp. 56-61.
[4] E.FROMM, Avere o essere, Milano, A. Mondadori, 1982, p.13.
[5] G.GISMONDI, Fede e ragione scientifica. I limiti strutturali del razionalismo scientifico,Rovigo, I.P.A.G., 1980.
[6] G.CATANIA,Ibid.
[7] F.JACOB, Evoluzione e bricolage. Gli espedienti della selezione naturale,Torino, G. Einaudi editore, 1978, p.48, 51.
[8] G.GISMONDI, Fede e cultura scientifica, Bologna, Edizioni Dehoniane, 1993, p.101.
[9] F.JACOB, op. cit., pp.51-52.
[10] D. ANTISERI, Epistemologia come etica, in Scienza ed etica. Quali limiti?, Bari, Laterza, 1990,pp.4-5.
[11] G.GISMONDI, op. cit., p.48.
[12] P.MARAZZINI-L.MAZZONI, Temi di fisica (Guida al testo), Bergamo, Istituto Italiano Edizioni ATLAS, 1989.