CAPITOLO VII

7.2  La struttura di un problema di Fisica e le finalità di tipo formativo in esso presenti

Innanzitutto, è bene chiarire subito che cosa s'intende per problema di fisica e quale importanza esso può rivestire nello studio di questa disciplina scientifica. Alla prima domanda, risponderemo senz'altro mediante una definizione che evidenzia, in modo molto rigoroso, la sostanza dell'argomento in oggetto.
Per  problema s'intende una questione di cui, note alcune condizioni chiamate dati del problema, si chiede di determinarne altre, che prendono il nome di soluzioni, che sono legate alle prime da opportuni collegamenti fisici e da certe precise scelte risolutive.
In sintesi, si dice che si pone un problema di fisica quando si domanda in che modo si può pervenire a un dato risultato in una questione fisica.
L'obiettivo di un problema è, quindi, quello di risolvere il problema, cioè di determinare - attraverso un procedimento logico e razionale - la soluzione del problema stesso. Aggiungiamo, poi, che i problemi di Fisica possono essere o di tipo ripetitivo o di tipo complesso.
I primi, per l'elevato grado di ripetitività, hanno quasi esclusivamente lo scopo di favorire la memorizzazione delle formule e non saranno qui prese in considerazione. Diversa è la funzione del secondo tipo di problemi. Essi presentando un elevato grado di complessità permettono di sviluppare in pieno le capacità logiche e di astrazione degli allievi.
In ogni esercizio di questo tipo è necessario riconoscere tutte le parti in cui si articola il problema, quali i dati forniti, i dati mancanti e quelli da calcolare.
Questi ultimi, che costituiscono la soluzione del problema, si determinano in maniera sempre diversa da problema a problema, e non esiste uno schema logico prefissato, buono per tutte le salse, che permetta di risolvere tutti i casi possibili.
Al contrario, essendo la risoluzione degli esercizi complessi il punto di arrivo e non di partenza dell'attività di insegnamento della Fisica è necessario essere consapevoli che le capacità di astrazione e di risoluzione si sviluppano progressivamente e con continuità mediante una critica e significativa azione didattica di tipo formativo.
In ogni caso per soluzione di un problema si possono intendere, indifferentemente, sia il valore di una grandezza fisica non conosciuta (l'intervallo di tempo impiegato da un punto materiale a percorrere una certa distanza; la forza necessaria per imprimere ad un corpo una certa accelerazione; il lavoro eseguito da una forza costante nello spostare il suo punto di applicazione di una certa distanza; etc...), sia una relazione tra variabili fisiche da determinare (l'espressione F=f(x) della forza gravitazionale esercitata dalla corteccia sferica di una sfera cava su una particella di data massa in funzione della distanza; l'andamento U=f(r) della funzione energia potenziale di un corpo di data massa, in funzione della distanza; etc...), sia il grafico di una funzione da disegnare (il diagramma dell'energia potenziale per un elettrone in presenza di un protone in funzione della distanza; etc...).
Lo scopo di una tale metodologia operativa è - sulla falsariga dell'analoga questione matematica di geometria o di algebra - quello di individuare, mediante un'operazione mentale deduttiva, la o le condizioni fisico-matematiche richieste dal testo del problema, senza per questo ridurre l'attività risolutiva e le strategie organizzative che presiedono a questa pratica intellettiva alla sola impostazione di tipo assiomatico-deduttiva.
La seconda domanda, invece, necessita di una considerazione che riguarda direttamente gli obiettivi che ci si propone di conseguire attraverso lo studio di un corso di Fisica e in quanto tale è di valore pedagogico più elevato e si riferisce più in generale alle finalità di carattere formativo che si intendono conseguire.
E' chiaro che uno studente di scuola media superiore deve acquisire degli strumenti di logica, di razionalità , di osservazione e di elaborazione critica di una certa consistenza e spessore culturale. Ed è anche chiaro che questi strumenti di interpretazione scientifica si acquisiscono soltanto mediante un allenamento mentale particolare, nell'ambito delle diverse discipline di carattere scientifico. D'altro canto, è anche importante tenere presente l'età media degli allievi che frequentano una classe di scuola media superiore.
E' a tutti noto dalla Psicologia dell'età evolutiva, che il modello di sviluppo intellettuale piagetiano, universalmente accettato, consiste in un certo numero di stadi di sviluppo mentale, di cui gli ultimi due, il concreto e il formale, sono quelli che interessano più da vicino i giovani che frequentano un qualunque iniziale corso di Fisica.
Ebbene, l'importanza della risoluzione dei problemi di Fisica consiste allora non solo nella possibilità che si ha attraverso essi di sviluppare e potenziare certe capacità superiori degli allievi (creatività , spirito critico, capacità di comunicazione, padronanza di linguaggi specifici, abilità nell'adoperare certi strumenti matematici, etc...), ma anche e soprattutto nell'aiutare i giovani a uscire, nella maniera più ordinata possibile, dalla fase di sviluppo mentale del concreto per entrare in quella più preziosa e importante del formale.
Il perchè è da ricercarsi nel fatto che lo stadio di sviluppo cosiddetto  formale  è caratterizzato dalle più sviluppate capacità di astrazione e dalla maggiore abilità di usare le tre strutture intellettuali del ragionamento con proporzioni , delle combinazioni logiche e della separazione e controllo delle variabili , importantissime per completare la preparazione specifica di base e la struttura del pensiero scientifico degli allievi.
Balza subito agli occhi l'importanza di una tale questione. E' chiaro che l'uso di una didattica basata su concetti formali (e nella scuola italiana, purtroppo, si usa e si abusa di un simile modus operandi) è destinato a risultati sicuramente fallimentari quando venga applicato a giovani in età post-adolescenziali per la gran parte ancora al livello concreto, e, comunque, non ancora appieno nello stadio formale.
Gli studenti, non essendo in grado di apprendere e digerire i concetti fisici presentati dall'insegnante, sono costretti a imparare gli argomenti a memoria, in maniera appiccicaticcia, a scapito naturalmente di una corretta comprensione e di una effettiva assimilazione.
Si viene, così , a perpetuare il solito falso luogo comune che la Fisica è una materia di studio difficile e incomprensibile. Il rischio che si corre è quello di considerare questa disciplina come una specie di ricettario, o, peggio, un lungo e sterile elenco di regole e formule da imparare a memoria, con la conclusione di avere così della Fisica la visione più falsa, più infelice e meno corrispondente alla realtà .
In questa prospettiva, bisogna quindi che gli allievi vengano posti nelle condizioni di trarre il maggior beneficio possibile (se occorre anche con accorgimenti di carattere ludico) dalla partecipazione alle discussioni e dell'attenzione prestata nel dibattito.
Al momento culturale capace di suscitare nei discenti stimoli e sollecitazioni che lo portino ad elaborare una visione critica della realtà, si può e si deve sovrapporre una fase ludica di soddisfazione che è sottesa al sottile piacere di riuscire a risolvere correttamente una esercitazione teorica di Fisica.

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