Il progetto SeCiF: Spiegare e Capire in Fisica

Unità di Ricerca in Didattica della Fisica delle Università di
Milano 1, Milano Bicocca, Napoli,Palermo, Pavia, Torino, Udine
Presentazione di P. Guidoni
Dipartimento di Scienze Fisiche – Università di Napoli Federico II – Via Cintia, 80126 Napoli
guidoni@na.infn.it

ABSTRACT

Vengono esposti sinteticamente obiettivi, criteri di lavoro, risultati e sviluppi previsti del Progetto Nazionale SeCiF (Spiegare e Capire in Fisica – PRIN 1999). In particolare viene evidenziata la relazione fra le proposte innovative di SeCiF per l’insegnamento della Fisica ad ogni livello preuniversitario, e il ruolo che vi è giocato dalle tecnologie informatiche: sia a diretto supporto di un approccio risonante alla dinamica di insegnamento-apprendimento, sia come base di diffusione dell’innovazione didattica. Le proposte di SeCiF sono infine confrontate all’attuale situazione dell’insegnamento scientifico in Italia.

1. Il Progetto SeCiF

1.1 Obiettivi, criteri di lavoro, risultati, sviluppi previsti

   SeCiF ha lavorato con l’obiettivo di “individuare e proporre nuovi modelli per una nuova formazione culturale in fisica”. A determinare questa scelta è stata la constatazione (attraverso la stessa ricerca, e ben note indagini sistematiche) di una condizione oggi drammaticamente carente della formazione scientifica di base - particolarmente in fisica. Insieme, l’evidenza di un gap crescente fra strategie curricolari e pratiche didattiche efficaci ed efficienti a livello di ricerca/innovazione su piccola scala, e strategie-pratiche più comunemente adottate nelle scuole.

   Questa constatazione-evidenza si è tradotta in una strategia di ricerca che ha accomunato e reso coerente il lavoro (pur differenziato) delle diverse Unità. Invece che a una frammentaria revisione-integrazione delle proposte didattiche correnti, e a un corrispondente aggiornamento degli insegnanti, si è così puntato ad una ristrutturazione (a volte anche radicale, sui piani concettuale, metodologico e sperimentale) della proposta didattica nel suo complesso. Questa cercata “rivoluzione copernicana” nei contenuti e nei metodi si è cioè imposta di tener conto da un lato delle potenzialità di comprensione e motivazione sperimentate nei ragazzi, evocabili attraverso una sistematica valorizzazione della loro esperienza-conoscenza “naturale”;  da un altro delle necessità culturali e professionali che emergono da parte dei docenti, per rendere risonante la loro mediazione didattica; infine, delle esigenze culturali poste da una società ormai  scientificamente e tecnologicamente “matura”. Ciascuna valorizzando a suo modo le  esperienze di ricerca pregresse, le proposte delle diverse Unità risultano così tutte fortemente innovative: con effettiva capacità di “presa” sul fare-scuola concreto, e convincenti a livello di ricerca internazionale come testimoniano i lavori pubblicati e il successo degli interventi ai Congressi.   

Nella  scelta di “progettare, produrre, validare e diffondere un insieme di moduli formativi efficaci”, anche provvisoriamente non-completi e non-raccordati nei confronti di un ipotetico curricolo globale, il Progetto ha d’altra parte optato per una strategia produttiva bottom-up. Si è cioè scelta la strada di proporre una serie di “percorsi” concettuali e sperimentali, in vario modo “a lungo termine” e validati dalla ricerca sul campo: ciascuno più complesso e articolato di una “unità didattica”; sviluppabili attraverso i grandi temi caratteristici della Fisica preuniversitaria, in funzione di una progressiva complessità e del livello scolastico; capaci di mettere in evidenza specifici aspetti culturali della fisica, sia come disciplina concettualmente organizzata sia come approccio metodologico alla modellizzazione efficace della realtà; tutti (variamente) integrati fra sperimentazione fenomenologica, formalizzazione, teoria, e strumentalità informatica.

 In questo modo si offrono all’”autonomia” degli insegnanti e delle scuole nuovi strumenti:  non di pura esecuzione, ma di supporto e stimolo al confronto, alla riflessione, alla ri-elaborazione culturale; alla sempre necessaria ri-progettazione e ri-validazione “locale” di una mediazione didattica che sia risonante rispetto a comprensione e motivazione. D’altra parte, per poter gestire con successo proposte innovative spesso anche abbastanza radicali rispetto alle prassi stabilizzate, molti Insegnanti hanno bisogno di adeguate forme di interfaccia-sostegno alla fase critica di una doppia transizione: verso cosa/come  insegnare con efficacia e efficienza, e con che nuova formazione - culturale e professionale. Per questo le proposte di SeCiF sono state definite  in un confronto serrato non solo con i problemi di comprensione e motivazione dei ragazzi di tutte le età, ma anche con quelli posti dalle Scuole di Specializzazione e dai Corsi di Laurea per la Formazione Primaria: e questo doppio livello di elaborazione e validazione le rende in sostanza uniche nel panorama italiano, e competitive in quello internazionale.

     Il filone di ricerca/innovazione avviato con SeCiF si sviluppa ora in un nuovo Progetto (FFC – PRIN 2001), che coinvolge le stesse Università con Bologna e Roma. La ricerca è  articolata in due Sottoprogetti: uno ancora dedicato allo sviluppo e strutturazione di nuovi Percorsi concettuali e didattici relativi ai principali temi di fisica; l’altro alla definizione di specifici Moduli di intervento formativo per la preparazione (universitaria e in servizio) degli Insegnanti.

 

1.2 I contributi delle diverse Unità

 I moduli-percorsi elaborati dalle diverse Unità, a giorni disponibili su un  Sito di rete insieme ad una presentazione sintetica dell’intero Progetto (cfr bibliografia), sono marcati qui di seguito secondo “Scuola di Base” (Elementare e Media, SB) e “Scuola Secondaria Superiore” (SS):

  UDINE:

Stati e processi termici (SB)

 

Indagine di ipotesi e sensori on-line (SB)

 

Ottica fisica (SS)

 

Meccanica quantistica con approccio “alla Dirac” (teoria e esperimenti) (SS)

  TORINO:

Meccanica quantistica con approccio“alla Feynman” (SS)

                   

Giochi, giocattoli ed esperimenti basati sulla vita quotidiana (SB)

  PAVIA:

Idrostatica (SB, SS)

                  

Attrito e rotolamento (SS)

                  

Le forme dell’energia interna (SS)

  PALERMO:

Forze come interazione (SS)

                  

TermoMod: fenomeni termici e modelli della fisica (SS)

                  

Introduzione al caos deterministico (SS)

  NAPOLI:

KIN-FOR: cinematica e forze a 1 dimensione (SS)

                  

Percorsi di Meccanica (SB, SS)

                   

Modellizzazione fenomenologica (SB)

  MILANO:

Radiazioni ionizzanti (SS)

                  

Elementi di fisica quantistica: un quadro generale (SS)

 

Luce e visione (SB)

 

1.3 Il ruolo delle Tecnologie Informatiche nella struttura e nell’implementazione di SeCiF

    SeCiF ha scelto fin dall’inizio la strada di una integrazione stretta del supporto informatico sia all’elaborazione della proposta didattica che alla sua implementazione.

    Tutte le proposte, di contenuto e metodologiche, risultano così caratterizzate da un uso il più possibile “risonante” delle nuove tecnologie, nelle loro molteplici modalità d’uso. Dalla sistematica trasduzione online di variazioni e correlazioni di variabili fisiche, alla modellizzazione esplicita - qualitativa e quantitativa; dalla rappresentazione-analisi dei dati numerici all’animazione schematica di esperimenti e modelli; dallo studio “esemplare” degli andamenti di una variabile, nella scuola primaria, al calcolo “esemplare” dei cammini di Feynman, al termine della secondaria; dalla variazionalità sistematica nel confronto fra fenomeni e modelli, alla ottimizzazione di forme e parametri nel fit di dati; dalla trascrizione formalizzata all’evocazione percettiva; … in tutte le modalità concettuali che oggi caratterizzano ricerca e tecnologia, opportunamente aggiustate a favorire la risonanza cognitiva, lo strumento informatico appare sempre non come opzionale, ma sistematicamente e profondamente integrato nello sviluppo del capire, dell’imparare, del saper fare. Così si rende accessibile a “tutti”, per la prima volta nella trasmissione culturale, quell’imparare emblematico per variazioni controllate (ben più efficace della memorizzazione, e dell’imparare per tentativi ed errori) che è garanzia di significatività, stabilità e trasferibilità di quello che si impara. All’unica, ma cruciale condizione che sia presente una mediazione attiva a sua volta risonante: sui piani interferenti della dinamica cognitiva, della struttura disciplinare e formale, dell’evidenza fenomenologica e sperimentale. 

    Resta il doppio problema,  vitale per la ricerca come per l’innovazione, di rendere possibile sia un accesso diffuso ed efficace degli Insegnanti alle proposte, sia la raccolta e valutazione di un feedback correlato ai problemi d’uso. La scelta operata da SeCiF è stata anche a questo livello radicale. A parte brevi  presentazioni di primo approccio su supporto cartaceo, si è deciso di rendere tutto il Progetto (anche nelle sue parti, pur necessarie, più specificamente “scritte”) liberamente accessibili in rete, una volta posto in forma “provvisoriamente conclusiva”. E’ ben chiaro che questo non è affatto sufficiente a garantirne e sostenerne la diffusione, la discussione, la continua rielaborazione (ai diversi livelli di responsabilità, di autoformazione e di didattica, degli Insegnanti): ma proprio da questo primo, essenziale requisito si stanno sviluppando anche le proposte di implementazione informatica a distanza attraverso la collaborazione in rete che caratterizzeranno le future proposte di FFC.

2. Problemi dell’insegnamento scientifico oggi

2.1 La situazione al contorno

Durante il lavoro di SeCiF è venuta a mancare una delle sue condizioni al contorno più significative: la definizione di una riforma curricolare nella cui cornice fosse possibile strutturare sia le proposte di insegnamento e formazione relative alla fisica, sia le loro necessarie correlazioni ad altri curricoli (in primo luogo a quelli di matematica). D’altra parte l’attuale proposta-SeCiF è programmaticamente flessibile sia rispetto ad ulteriori contributi, sia rispetto ad un aggiustamento curricolare complessivo longitudinale e trasversale. (A tutti i livelli preuniversiatari come a livello di formazione degli Insegnanti, per esempio, si sta già lavorando ai principali problemi posti dall’integrazione fra comprensione fisica e comprensione matematica). Si apre così una nuova situazione di ricerca e innovazione sull’insegnamento della fisica in Italia. Da un lato un Progetto definito a scala nazionale,  abbastanza ben caratterizzato nelle sue strutture portanti, in corso di ulteriore sviluppo aperto al confronto esterno. D’altro lato la ricchezza delle realtà culturali professionali e didattiche interessate a vario titolo all’insegnamento della fisica, tutte invitate al confronto costruttivo con le proposte di SeCiF.

D’altra parte alcuni aspetti già emersi attraverso l’esperienza di ricerca-innovazione possono essere fin d’ora proposti all’ambito allargato delle collaborazioni possibili. Per esempio:

    L’integrazione del supporto informatico come multiforme “strumento cognitivo” costituisce ormai una modalità necessaria all’innovazione didattica: ma efficacia ed efficienza dell’integrazione sono commisurate al grado di “interferenza costruttiva” che essa riesce a raggiungere con la ri-strutturazione concettuale e metodologica, altrettanto necessaria e urgente per ripristinare una risonanza didattica. Né un’ingegnerizzazione informatica della “fisica insegnata” così com’è oggi, né una sua ristrutturazione concettuale indipendente dal supporto informatico, sembrano ormai avere un futuro plausibile.

     In particolare. La ristrutturazione concettuale indispensabile per portare quello che si insegna almeno a livello delle più ovvie necessità culturali (neanche nei corsi universitari di base si parla oggi di “trasduzione” generalizzata …) non si scontra tanto con difficoltà da parte dei ragazzi (ben controllabili attraverso una mediazione adatta): ma con la necessità di un lavoro diffuso di revisione critica e di approfondimento collaborativi che coinvolga insieme Insegnanti (attivi e in formazione),  Tecnologi, e gli stessi Universitari - “primo anello” della trasmissione culturale. Senza tentazioni di scorciatoie rispetto alla fatica di ogni capire, e conseguente decidere.

    In particolare. In presenza di offerte sovrabbondanti, sempre crescenti, spesso contraddittorie, di materiali didattici in rete, è necessario che a Scuola siano sviluppati in primo luogo veri e propri “framings” di strutture concettuali essenziali: abbastanza robusti e flessibili da agire come centri di catalisi e coagulazione, progressiva e aperta, dell’informazione potenzialmente significativa che oggi continuamente ri-configura le “aree di sviluppo prossimale” dei ragazzi. Servono drammaticamente dei “core-curricula”, per ragazzi come per insegnanti, concettuali metodologici e tecnologici: anche in relazione a quel <nucleo fondamentale e omogeneo di istruzione e cultura a carattere nazionale> (cfr il nuovo Titolo V della Costituzione) con cui sarà necessario confrontarsi d’ora in poi nel progettare e diffondere l’innovazione didattica.

    Infine non è praticabile un’integrazione risonante fra comprensione della fisica e utilizzazione del supporto informatico che ignori la stringente dialettica che lega fenomenologia e “teoria” fisica, esperienza e modellizzazione …, ai processi di rappresentazione e formalizzazione.

 

2.2 Condizioni “ambientali”

Contrariamente alle ovvie necessità della “società civile”, oggi la ricerca (pur finanziata!) che tende a migliorare l’insegnamento-apprendimento della fisica si svolge in un diffuso disinteresse istituzionale: l’isolamento è rotto solo dalle sporadiche (confortanti) interazioni internazionali. (E questa situazione italiana appare inconcepibile agli occhi di molti colleghi stranieri).

Contrariamente alle ovvie necessità di chi insegna e di chi impara, c’è una tradizione di  separatezza (assenza di interazione costruttiva, pur nella necessaria autonomia culturale) sia nella definizione dei curricoli di matematica e di fisica, sia nelle rispettive linee di ricerca innovativa. Questa situazione continua a riflettersi pesantemente sui tentativi di rendere più efficaci ed efficienti gli approcci all’insegnamento, della fisica e scientifico in senso lato.

Contrariamente all’evidenza dello stato dell’insegnamento/apprendimento in fisica, l’avvio di una specifica formazione universitaria dei futuri insegnanti non è di solito accompagnato da sostanziali ripensamenti critici di quelle strategie di insegnamento accademico che pure hanno prodotto l’attuale classe insegnante. In queste condizioni la stessa accettabilità sperimentale, a livello di prima formazione, di proposte validate dalla ricerca appare quanto mai problematica.

Di fatto, e sia pure in presenza di situazioni di vera eccellenza, la condizione organizzativa, culturale e didattica di troppe Scuole italiane resta al di sotto della soglia minimale necessaria perché l’innovazione possa avviarsi, attecchire, progressivamente svilupparsi. Al di là delle responsabilità lontane e vicine, restano due gravi problemi per ogni ricerca innovativa. Da un lato è difficile trovare condizioni adatte a sperimentare, raffinare, validare proposte in modo collaborativo; dall’altro innovazioni proficue per l’apprendimento sono spesso improponibili  per l’effettiva inadeguatezza di strutture culturali, organizzative e gestionali nell’insegnamento.   La stessa, nuova situazione normativa di “autonomia” organizzativa, gestionale e didattica troppo spesso si avvita, in assenza di efficaci indirizzi e supporti di attuazione, in atteggiamenti di ulteriore chiusura, fino a situazioni di serio isolamento culturale e didattico. (In particolare, quello che sembra soprattutto mancare alle Scuole sono efficaci stimoli e supporti alla memorizzazione, al confronto critico interno ed esterno, alla valutazione validazione e rielaborazione progettuale di quello che le Scuole stesse comunque innovano e sperimentano).     

Bibliografia

                             SITO SeCiF