Bertacci- Italia Scien

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Il volume Scienze il risultato di un lavoro coordinato tra Ufficio Scolastico Regionale perlEmilia-Romagna e IRRE Emilia-Romagna, nellambito del progetto Gruppi di ricerca. Il fi-nanziamento assicurato dallUSR E-R, nellambito dellutilizzazione dei fondi 2004 per laformazione in servizio e dei fondi 2005 e 2006 della legge 440/97 per il sostegno allautonomiascolastica.

Il Gruppo di ricerca composto da:Milena Bertacci (coordinatrice), Teresa Andena, Marzia Colonna, Villi Demald, Marta Ga-gliardi, Miria Gasperi, Nella Grimellini Tomasini, Mariarosa Musiani, Manuela Nerbano, Anto-nio Testoni, Cristina Tioli, Stefano Tommasini, Angela Turricchia, Margherita Venturi.I testi del volume sono stati curati dagli autori che appaiono nellindice e che sono riportati intesta ad ogni contributo.

Volume a cura di Milena Bertacci

Coordinamento scientifico del progetto di ricerca: Giancarlo Cerini, Nerino Arcangeli

Coordinamento redazionale: Maria Teresa BertaniEditing: Maria Teresa Bertani, Angela Turricchia

Collana I Quaderni dei Gruppi di ricerca USR e IRRE Emilia-RomagnaQuaderno n. 8 - agosto 2007

La riproduzione dei testi consentita previa citazione della fonte.

Ufficio Scolastico Regionale per lEmilia-RomagnaPiazza XX Settembre, 1 - 40121 Bologna - Tel 051 4215711E-mail: [email protected]; sito web: www.istruzioneer.itDirettore Generale: Luigi CatalanoUfficio V - Formazione, autonomia e iniziative editorialiDirigente: Giancarlo Cerini

Codice ISBN: 978-88-86100-31-1

Stampa Tecnodid editrice, Napoli, agosto 2007

TECNODID Editrice S.r.l. Piazza Carlo III, 42 80137 Napoli pbx 081.441922 fax 081.210893


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Indice

Presentazione della collana 5Luigi Catalano

Introduzione 6Milena Bertacci

Parte I - Lo sfondo culturale di riferimento

La posizione del gruppo di ricerca 11Marta Gagliardi, Nella Grimellini Tomasini, Antonio Testoni

Parte II - Percorsi di conoscenza

I progetti in atto 39Milena Bertacci

Laboratorio di termologia 41Cristina Tioli

Da una sensazione alla misura 62Angela Turricchia

Lebollizione e levaporazione dellacqua 67Antonio Testoni

Gli stati della materia e i passaggi di stato: un percorso sperimentale 79Villi Demald

I passaggi di stato 87Mariarosa Musiani


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INDICE4

Luce e colore 95Margherita Venturi, Angela Turricchia

La combustione 102Antonio Testoni

Quanto grande il Sistema Solare 111Angela Turricchia

Energia? 116Angela Turricchia

Bibliografia 121

Postfazione

Un ponte verso nuove indicazioni nazionali 125Giancarlo Cerini, Nerino Arcangeli


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Presentazione della Collana

UNA SCUOLA IN CAMMINOLuigi Catalano*

*Direttore Generale dellUfficio Scolastico Regionale per lEmilia-Romagna

Negli anni tra il 2004 e il 2006 si sviluppata in Emilia-Romagna unintensa attivitdi ricerca e formazione sui temi dellinnovazione nella scuola di base, promossa

dallUfficio Scolastico Regionale per lEmilia-Romagna in partenariato con lIRREEmilia-Romagna.Lazione di ricerca (in riferimento ai nuovi ordinamenti del primo ciclo e alle in-

novazioni curricolari nella scuola dellautonomia) ha previsto la costituzione di sedicigruppi di lavoro (10 su temi di carattere disciplinare, 6 di carattere pedagogico-organizzativo), formati da insegnanti delle scuole impegnate nellinnovazione, da rap-presentanti delle associazioni professionali e disciplinari dei docenti, da ricercatoridellIRRE e dellUniversit, da dirigenti tecnici.

Lobiettivo delliniziativa era triplice: sviluppare una riflessione critica sui contenuticulturali proposti dallAmministrazione, commisurare le innovazioni con le migliori

pratiche diffuse nelle scuole, affrontare le questioni della valutazione.I sedici volumi che documentano le attivit svolte sono il frutto di collaborazioni

scientifiche tra i centri di ricerca didattica e universitaria e le scuole. Il raccordo fra te-oria e prassi garantito in particolare dallUSR E-R e dallIRRE E-R, con la collabora-zione delle associazioni professionali.

I risultati della ricerca dimostrano che il confronto aperto degli attori della ricercasulle tematiche pedagogiche e su quelle disciplinari rappresenta un momento indispen-sabile di partecipazione e riflessione critica allo sviluppo della scuola, in relazione adun territorio fertile dal punto di vista culturale ed educativo come quello dellEmilia-Romagna.

La ricchezza delle pratiche innovative, le proposte sul curricolo e sulle costanti pe-dagogiche che sottendono i modelli didattici di una scuola di eccellenza acquistano unsignificato pregnante per la costruzione di un curricolo per le scuole dellEmilia-Romagna, ma si propongono anche come idee, indicazioni e riflessioni utili per il con-testo nazionale. Solo la pluralit delle migliori intelligenze potr contribuire alla co-struzione di una scuola aperta e flessibile, accogliente ed equa, in linea con gli orienta-menti europei.

Sommessamente, questo il messaggio positivo che vorremmo diffondere con lapubblicazione della collana dei quaderni di ricerca sul curricolo.


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INTRODUZIONE

Milena Bertacci**Ricercatrice IRRE E-R, Coordinatrice del Gruppo Regionale di Ricerca Scienze

Il presente Quaderno d conto, in forma essenziale, di un percorso di ricerca sulladidattica delle Scienze sviluppato nellambito del Progetto regionale di comunicazione-formazione-ricerca-monitoraggio sullattuazione della legge n. 53/2004 e conseguen-

te decreto legislativo n. 59/2004 promosso dallUfficio Scolastico Regionale perlEmilia-Romagna.I protagonisti del percorso sono un gruppo di docenti (di scuola primaria e secon-

daria, ma anche di area universitaria) disponibili a mettersi in gioco, attraverso un con-fronto a pi voci, sulle strategie e sui repertori didattici emergenti dalle buone praticheattivate dalla scuola regionale e rivisitati nellottica della ricerca sulle didattiche disci-plinari.

Il libro si articola in due parti.La prima rappresenta una riflessione sullo stato dellarte e sullo sfondo culturale di

riferimento, che ci sembrato opportuno richiamare per innestare, su una linea di sen-

so condivisa, il lavoro di progettazione curricolare e di ricerca in atto in molte scuoleprotagoniste di buone pratiche nella didattica delle scienze. Questo capitolo intendeesplicitare la posizione del gruppo di ricerca, sia rispetto alla visione di Scienza e diEducazione alla Scienza condivise dal gruppo, sia rispetto ai processi di apprendimen-to ed alle strategie didattiche, sia infine rispetto allindividuazione di elementi utili rica-

vabili dalla lettura delle indicazioni normative.La seconda parte si incentra sui problemi dellinsegnamento/apprendimento nella

realt della classe, contiene esemplificazioni, esperienze, modelli rappresentativi dioperativit didattica.

Infine il volume raccoglie unarticolata bibliografia che rappresenta unopportunit

di approfondimento.

Costituzione del Gruppo di ricerca e condivisione del Progetto apparso chiaro fin dallinizio che la costituzione di uno spazio regionale di ricer-

ca e studio sulla didattica delle scienze, se voleva essere di qualche efficacia e utilit,avrebbe dovuto sviluppare azioni di sostegno e di accompagnamento sul versante sco-lastico, creando momenti di raccordo tra il Gruppo di ricerca regionale e lazione di ri-cerca sviluppata sul territorio da parte della scuola in azione, evitando il pi possibile ilrischio dellautoreferenzialit.


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INTRODUZIONE 7

Dopo aver colto e precisato il senso complessivo della ricerca, il Gruppo ha definitoun protocollo operativo che ha contemplato i seguenti segmenti di approfondimento:

i documenti analisi e interpretazione dei documenti ufficiali a partire da una lettu-ra approfondita dei testi relativi alla Riforma (L. 53/2003, Indicazioni, Raccomanda-zioni, PECUP, posizioni espresse dalle Associazioni disciplinari);

gli scenari messa in comune della letteratura pi significativa relativa ai temi og-getto di indagine e predisposizione di una bibliografia mirata;

le prassi raccolta e discussione di alcune buone pratiche di ricerca attivatedallesperienza delle scuole.

I componenti il gruppo (la cui costituzione venuta parzialmente a modificarsi incorso dopera) si sono fin da subito confrontati sul ruolo dellinsegnamento scientificonella realt della societ e della scuola contemporanea. Infatti, larea disciplinare che

definiamo Scienze ha una complessit fondativa, concettuale ed epistemologica quantomai articolata in discipline diverse, ciascuna delle quali possiede un proprio statutoepistemologico che via via venuto storicamente modificandosi. Ci si chiesti qualeidea di scienza il gruppo potesse condividere e, al contempo, da quale modello di ap-prendimento partire per costruire un primo sfondo comune di riferimento, tenutoconto anche dello sviluppo del curricolo scientifico.

Un paradigma trasversale tipico del metodo scientifico in cui i componenti il grup-po si sono riconosciuti lapproccio sperimentale, che privilegia una didattica euristi-ca, esplorativa, interrogativa. Dal gusto di cercare risposte a domande vere di cono-scenza sboccia lapproccio scientifico.

Ci si confrontati a lungo su quelle che potrebbero essere alcune matrici/elementitrasversali condivisibili, in via del tutto esemplificativa si citano alcuni di questi puntidi vista irrinunciabili rispetto al contributo che la didattica delle Scienze pu immetterenella formazione dei giovani:

offrire un approccio fenomenologico al processo di costruzione della conoscenza; portare nel curricolo scientifico la dimensione della problematicit, predisponen-

do contesti, situazioni, esperienze mirate e rapportate al livello di et; sviluppare una prudente confidenza con il mondo dei viventi, sollecitando cu-

riosit, interesse, contatti; stimolare nei ragazzi un orientamento esplorativo e interrogativo sulla realt, tra-

sformando guardare in vedere; potenziare modi di pensare sistemici e procedere a uno sfrondamento saggio deicontenuti;

sviluppare il ricorso alle attivit sperimentali ed aiutare i ragazzi a porsi domandevere, piuttosto che a dare risposte giuste.

Attraverso la discussione e il confronto, il Gruppo ha cominciato ad elaborare unprimo sfondo di riferimenti culturali in cui riconoscersi e attorno ai quali sviluppareuna propria identit. A partire dallidea di Scienza condivisa, si sviluppato un vivaceconfronto su elementi di problematicit didattica ritenuti rilevanti e significativi.


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INTRODUZIONE8

Si fornisce qualche esempio di problematizzazioni sviluppate dal gruppo:Quale rapporto intercorre tra lesperienza diretta e la conoscenza disciplinare?

Come la scuola pu raccogliere/documentare i saperi comuni e favorire/motivare il passaggio elintegrazione con i saperi disciplinari? Se vero che va il pi possibile favorita una didattica che parta dai problemi, piuttosto che dalle

discipline, come si innesta uno sguardo disciplinare sulle esperienze e sulla curiosit dei ragazzi?Quale il legame che si instaura tra apprendimento disciplinare e abilit trasversali? Come si individuano gli organizzatori cognitivi per la formazione di una rete concettuale in am-

bito scientifico? Come si pone la mediazione del docente tra cultura, discipline, realt, allievo e strutture cognitive? Si pu costruire un thesaurusdi competenze essenziali per lapprendimento scientifico? Come aiutare i docenti a operare scelte significative e favorire il passaggio dalla quantit alla

qualit? Se vero che si pu parlare di metodo scientifico in generale, come si possono differenziare gliapprocci allinterno di ciascuna disciplina del comparto scientifico?

Come si sviluppa nella scuola una pratica reale di utilizzo del laboratorio per arricchire le espe-rienze e la curiosit dei ragazzi?

Quali sono i repertori linguistici che vanno favoriti nelle diverse fasce det? (Infatti, il docentedeve favorire (con gradualit) modellizzazioni, a partire dallesperienza e dalle conoscenze di sensocomune dei ragazzi, per poi approdare ad una conoscenza formalizzata, che tuttavia non dovrebbemai apparire astrusa e troppo distante dalla loro realt esperenziale e cognitiva).

Attraverso un confronto aperto e dialettico si data priorit allindividuazione di

punti di problematizzazione piuttosto che costruire una mappa rigida di visioni teori-che e certezze metodologiche e operative. I casi e le esperienze presentati hanno con-sentito di controllare direttamente sulle prassi gli elementi di convergenza e anche, tal-

volta, le inevitabili dissonanze, assunte dal Gruppo di ricerca come una forma stimo-lante di ricchezza culturale e didattica.

Per una nuova didattica delle discipline scientificheIl Gruppo di ricerca si necessariamente misurato con lidea di scienza sviluppata

dal pensiero contemporaneo. Tale idea ha rinunciato da tempo a una visione apoditti-ca del sapere, per privilegiare invece una visione evolutiva e rivedibile del processo

scientifico. Le rivoluzioni scientifiche che si sono succedute nel Novecento e la conse-guente rottura dei paradigmi epistemologici tradizionali hanno, infatti, contribuito adelaborare unidea di scienza non pi come scoperta e collezione di verit assolute, ben-s costruzione di modelli e teorie in continua evoluzione.

Non sempre la didattica ha saputo tradurre le nuove visioni della scienza in strate-gie operative coerenti, in grado di coinvolgere linteresse dei giovani. Negli ultimi de-cenni, infatti, molte ricerche hanno evidenziato linefficacia dellinsegnamento scienti-fico e ne hanno individuato la causa principale nella lontananza tra le conoscenzescientifiche insegnate, da una parte, e le concezioni spontanee e le strutture cognitivedegli studenti, dallaltra.


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INTRODUZIONE 9

Anche lindagine PISA Project for International Student Assessment, sullapprendimentoscientifico nei vari Paesi europei, promossa dallOCSE, ha evidenziato per gli studenti i-

taliani risultati (478) inferiori alla media (500). Lanalisi dei risultati mostra che le omis-sioni di risposta sono una delle cause principali del basso punteggio: gli studenti italianinon rispondono prevalentemente a domande a risposta aperta nelle quali richiesto diargomentare, confrontare, discutere dati e opinioni. Secondo Michela Mayer, coordina-trice dellindagine Non si tratta quindi di mancanza di conoscenze di base o di mancanza di abitu-dine ai test (nelle risposte a scelta multipla le medie si avvicinano a quelle internazionali), ma di difficol-t ad applicare le conoscenze scientifiche a situazioni concrete unite a mancanza di abitudine adesprimere e argomentare la propria opinione utilizzando concetti e processi scientifici.

Molti studiosi hanno variamente insistito sullopportunit di rappresentarci il pro-cesso di costruzione della conoscenza come un fenomeno teso a consolidare strutture

generative essenziali autocostruite dal soggetto, in quanto la conoscenza si pone comerisoluzione attiva dei problemi (Dewey), costruzione di strutture fondamentali (Bru-ner), capacit di apprendere ad apprendere (Ausubel), azione interiorizzata (Piaget).

Da pi parti ci si interroga su come tradurre in percorsi e strategie didattiche effi-caci gli stimoli provenienti dalle nuove visioni delle scienze consolidatesi negli ultimidecenni. In un contesto scolastico, lapproccio scientifico si sviluppa dal gusto di porredomande e dal piacere di formulare ipotesi per possibili risposte, da unosservazioneguidata e ragionata della realt, dal coinvolgimento in esperimenti compatibili con letdei ragazzi, dal modo come vengono declinati gli obiettivi specifici della disciplina nel-la trama dei saperi e delle competenze gi elaborati. Si concorda sul fatto che per svi-

luppare conoscenza (e competenza), soprattutto nelle discipline scientifiche, occorrepartire dalla costruzione di esperienze significative e dagli stimoli di riflessione che daesse possono scaturire.

Let degli alunni della scuola primaria suggerisce un approccio di tipo fenomenologico alladidattica delle Scienze volto a osservare alcuni semplici fenomeni che fanno partedellesperienza spontanea e quotidiana, per poi passare a primi elementi di oggettiva-zione, generalizzazione e formalizzazione.

Leducazione scientifica dovrebbe mirare alla costruzione di una mente ben fatta ingrado di interpretare gradualmente la realt attraverso i concetti peculiari della cono-scenza scientifica, ma sempre nella consapevolezza che al realizzarsi delle reti cogniti-

ve contribuiscono i diversi saperi e che dunque necessario sviluppare la capacit di co-gliere nessi e relazionitra diversi fenomeni, assumendo anche unottica interdisciplinare.Nel Gruppo di lavoro sono stati soprattutto i docenti di scuola primaria ad insistereper un passaggio morbido verso gli strumenti e le categorie proprie di una dimensio-ne disciplinaristica dellinsegnamento scientifico.

Dalla fine degli anni 60, questa nuova concezione scientifica e culturale, tesa ascoprire relazioni significative tra discipline un tempo separate, ha trovato confermanella nuova visione epistemologica che ha contribuito in modo determinante a rompe-re il tradizionale isolamento delle discipline e a costruire concezioni organizzatrici che per-mettono di articolare i domini disciplinari in un sistema teorico comune (Morin).


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INTRODUZIONE10

Al centro del curricolo (e in particolare nel curricolo scientifico) c il soggetto, lapersona che costruisce, anzi autocostruisce, il suo percorso di apprendimento. Il gran-

de spostamento nelfocusdella progettazione curricolare appunto dalle discipline o daisaperi al soggetto che quei saperi deve legare e interiorizzare. Accanto allasse portantedelle discipline, che restano il fulcro culturale del curricolo, si affianca quello che LucioGuasti ha chiamato asse o criterio antropologico, vale a dire lindiscussa centralit del sogget-to che apprende. In quanto, scrive il nostro autore, al curricolo tradizionale mancatalintenzione di mettere il soggetto nella condizione di essere un protagonista della sua cultura cio diimparare a liberare le sue energie vitali. Si pensato che un buon corso di studi con buoni contenuti

fosse, di per s, sufficiente a formare un buon allievo. Non cos e la storia dimostra che il cambia-mento nella direzione del protagonismo del soggetto diventato un nuovo imperativo categorico della

formazione.

Oggi il binomio insegnamento/apprendimento appare nella sua reale natura diprocesso che coinvolge il soggetto e le sue esperienze. Si tratta di imparare a impararelungo larco dellintera vita; tutti gli studiosi insistono sullopportunit di costruire am-bienti educativi nei quali siano curate la dimensione laboratoriale e lesplorazione dellarealt, come spazi emblematici dove possibile porsi domande significative, guardarele cose con occhi nuovi, avanzare ipotesi, costruire interpretazioni a partire dai dati os-servati.

Ci piace pensare che questo Quaderno possa contribuire ad alimentare il dialogo eil confronto tra quanti docenti e ricercatori si sentono, a pari titolo, impegnati inun processo di rinnovamento didattico e culturale dellinsegnamento delle Scienze.


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Parte I

Lo sfondo culturale di riferimento

LA POSIZIONE DEL GRUPPO DI RICERCAMarta Gagliardi*, Nella Grimellini Tomasini*, Antonio Testoni**

*Dipartimento di Fisica, Universit degli Studi - Bologna**Docente, Istituto Tecnico Industriale Copernico - Ferrara

In questa prima parte del Quaderno si ritenuto opportuno e necessario esplicitarela posizione del gruppo di ricerca sia rispetto alla visione di Scienza e di Educazionealla Scienza che sta alla base delle diverse proposte di lavoro in classe che verranno

prospettate nella Parte II, sia rispetto ai processi di apprendimento e alle strategiedinsegnamento alle quali verr fatto esplicito riferimento. Particolare attenzione sta-ta dedicata al ruolo e al significato dellintreccio fra conoscenza di senso comune e co-noscenza scientifica, al ruolo di un approccio fenomenologico allo studio dei fenome-ni naturali, al ruolo del linguaggio e ai processi di schematizzazione, modellizzazione ematematizzazione, nonch allo sviluppo longitudinale del curriculum. Concluder que-sta parte una riflessione su una diversa prospettiva dinsegnamento, non pi riferita alprogramma ma basata su una visione di insegnamento per progetto.

Visioni di Scienza e di Educazione alla Scienza

La nostra visione di Scienza e di Educazione alla Scienza fortemente influenzatadalla consapevolezza della complessit della costruzione scientifica, evidenziata dai ri-sultati dellindagine storico-epistemologica nellambito della quale emerge la necessitdi una continua riflessione critica sulla Scienza e sul fatto di come possano esistere di-

verse interpretazioni del corpo delle conoscenze scientifiche.Percorriamo ora, in maniera molto schematica, il passaggio da una visione tradi-

zionale di Scienza, ancora accreditata in molti contesti istituzionali, ad una visione diScienza rivisitata alla luce dei risultati dellattuale riflessione storico-epistemologica1.

1C. Tarsitani, Immagini di Fisica e insegnamento scientifico, Comunicazione al X Convegno del Grup-po Nazionale di Didattica della Fisica, Milazzo (Messina), 1993.


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PARTE I LO SFONDO CULTURALE DI RIFERIMENTO12

Nella visione tradizionale, la Scienza vista come un insieme di conoscenze dimo-strate vere dai fatti sperimentali; per ogni contenuto di conoscenza esiste una formula-

zione univoca; il metodo scientifico porta alla scoperta di fatti certi; la conoscenzascientifica procede per accumulazione di conoscenze su conoscenze; il corpo stabilitodi conoscenze non presenta problemi, non esistono questioni aperte, punti di vista di-

versi, tendenze contrastanti.Come si riflette questa visione di Scienza sulla pratica dinsegnamento? Lo studente

deve assistere passivamente allesposizione dei contenuti; deve essere convinto dellin-discutibile verit di tali contenuti, in quanto dimostrati veri dai fatti sperimentali; le e-sperienze di laboratorio (quando si fanno!) servono solo ad imparare a misurare gran-dezze gi note e a confermare conoscenze gi possedute; linsegnamento scientificoporta a saperi utili solo se si decide di proseguire nello studio delle discipline scientifi-

che; le conoscenze scientifiche sono conoscenze tecniche e specialistiche: la formazio-ne culturale centrata sulle discipline umanistiche.Questa immagine di Cultura richiama alla memoria il noto problema affrontato da

Snow negli anni 50, noto come il Problema delle due Culture, quella umanistica equella scientifica, e delgap esistente fra luna e laltra. Purtroppo il problema tuttoraaperto e si riflette nella pratica dinsegnamento nella quale linsegnamento umanistico visto come insegnamento problematico, basato su presentazioni e discussioni dipunti di vista diversi, anche contrastanti, mentre linsegnamento scientifico vistocome insegnamento di nozioni, regole e procedure rigidamente stabilite e, per defini-zione, indiscutibili. A conferma di questa visione, possiamo citare due esempi tipici: il

significato e il ruolo attribuito ai problemi e il significato e il ruolo attribuito al labo-ratorio. I problemi non sono reali strumenti/occasioni per condurre unattivit cono-scitiva, ma sono semplicemente esercizi che richiedono lapplicazione di una formulaper ottenere un risultato certo. Le attivit di laboratorio si limitano, nella maggioranzadei casi, ad attivit pratico-addestrative, totalmente separate da problemi conoscitivi:raramente il laboratorio visto come spazio culturale, come spazio privilegiato per ten-tare di formulare risposte a domande di conoscenza, per osservare e studiare fenomenie riflettere sulla loro descrizione-interpretazione, come spazio nel quale teoria e praticasi compenetrano a vicenda.

Gli orientamenti della nuova epistemologia ci propongono una visione alquantodiversa da quella tradizionale. In tale visione le teorie scientifiche non sono solo stru-menti di conoscenza, o sintesi di dati sperimentali, ma sono veri e propri modi di ve-dere il mondo, che determinano i fatti da osservare e da studiare, il linguaggio con ilquale descriverli/interpretarli, i problemi da affrontare e quelli da tralasciare. La Scien-za non procede per accumulazione di conoscenze, caratterizzata da cambiamenti ra-dicali in seguito ai quali le rappresentazioni dei fenomeni mutano, il linguaggio usatomuta e gli scienziati non vedono pi le stesse cose che avevano visto in precedenza.Non esistono osservazioni sperimentali indipendenti dalla teoria: gli esperimenti sonodecisi e programmati mirando alla ricerca di risposte a domande di conoscenza che si


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LA POSIZIONE DEL GRUPPO DI RICERCA 13

pongono allinterno di una determinata prospettiva teorica; in altre parole, i dati spe-rimentali sono carichi di teoria. Le ipotesi e le teorie scientifiche non si basano solo

sugli esperimenti: i criteri di scelta fra modelli o teorie alternative dipendono da moltifattori: cio messa in discussione lidea che gli scienziati posseggano criteri razionalicodificati, una volta per tutte, per respingere/accettare una teoria: i criteri di scientifici-t/oggettivit sono una convenzione stabilita e accettata allinterno della Comunitscientifica. Se il linguaggio scientifico ammette regole codificate in tempi di ricercastabile, nei periodi di transizione verso nuove teorie il linguaggio si articola e si modifi-ca, i concetti cambiano di significato e gli scienziati non parlano pi delle stesse coseanche quando usano gli stessi termini. inoltre discutibile lesistenza di un metododindagine scientifico che possa essere giustificato indipendentemente dalle conoscen-ze scientifiche del momento storico dato. Le stesse basi logiche del discorso scientifico

hanno una dimensione ipotetica e congetturale: lo sviluppo storico della logica e dellamatematica ha mostrato che gli stessi criteri di rigore e dimostrazione sono storica-mente connotati2.

Nuove teorie emergono dalla capacit di alcuni scienziati di andare oltre i paradig-mi accettati, di creare ipotesi che le teorie consolidate non fanno neppure immaginaree che le osservazioni, di per s, non fanno intravedere. Quasi tutte le teorie fondamen-tali delle diverse discipline scientifiche hanno rappresentato una rottura, una disconti-nuit rispetto alle concezioni accreditate nelle diverse comunit scientifiche in un de-terminato periodo storico. In molti casi, la discontinuit stata di tale portata da im-pedire la comunicazione tra gli innovatori e gli scienziati pi anziani. La Storia della

Scienza fornisce innumerevoli esempi di affermazione delle nuove teorie solo dopo lamorte dei sostenitori dei paradigmi precedenti. stato introdotto il concetto di rio-rientamento gestaltico per indicare il fatto che i nuovi concetti spesso non si sono li-mitati ad ampliare la conoscenza, ma hanno determinato un modo radicalmente diver-so di percepire la realt3.

Comprendere la centralit, nello sviluppo della scienza, della problematicit intrin-seca al processo di costruzione della conoscenza scientifica, pur senza arrivare a posi-zioni popperiane radicali, significa prendere consapevolezza della discontinuit e dellerelative implicazioni pedagogico-didattiche: sufficiente pensare a quale riorienta-

mento gestaltico abbiano dato origine, per esempio, le teorie di Galileo, Newton, La-voisier e Darwin, per rendersi conto di come i concetti elementari dellorganizzazionespecialistica delle discipline scientifiche sono tuttaltro che elementari sul piano epi-stemologico e psicologico.

Mentre nella concezione tradizionale della scienza, dogmatica e lineare, ogni nuovoconcetto appare come un ovvio ampliamento di quelli precedenti, nella nuova conce-zione ogni nuovo concetto significativo il prodotto del superamento di un ostacolo

2C. Tarsitani, op. cit.3T. Kuhn, La struttura delle rivoluzioni scientifiche, Einaudi, Torino, 1969.


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epistemologico (Bachelard, 1972)4. Mentre, secondo la vecchia concezione, ogni con-cetto di per s evidente grazie alla sua collocazione in un ordinamento lineare della

disciplina, nella seconda ogni concetto significativo pu essere compreso nella misurain cui si colgono le connessioni e le discontinuit con le problematiche che ne hannopermesso linvenzione (Bruner, 1996)5. Mentre la prima concezione contempla unastruttura delle conoscenze scientifiche di tipo logico-deduttivo, grammaticale, lingui-stico, la seconda ipotizza unorganizzazione delle conoscenze di carattere problemati-co, contestuale e semantico, grazie allutilizzo della storia e dellepistemologia.

Quali conclusioni possibile trarne sul piano pedagogico?Per usare il linguaggio della filosofia della scienza, talvolta i bambini devono sotto-

porsi ad un mutamento di paradigma del loro modo di pensare. Rosalind Driver, ri-cordando laffermazione di Planck: le nuove teorie non convertono la gente, ma semplicemente i

sostenitori delle precedenti muoiono di vecchiaia, si pone una domanda importante: Se gliscienziati hanno una tale difficolt a riformulare le loro concezioni del mondo, c da stupirsi che, tal-volta, fatichino a farlo i bambini?6.

Condividendo questa visione di Scienza, riteniamo che leducazione scientificadebba consistere in un processo di costruzione di conoscenza che, partendo da modidi guardare ai fenomeni naturali caratteristici della conoscenza comune, porti gradual-mente e sempre pi consapevolmente gli allievi ad appropriarsi di nuovi modi di guar-dare il mondo, caratteristici della conoscenza scientifica. Tale costruzione deve avereinnanzitutto un valore culturale, cio consentire il raggiungimento esplicito di una vi-sione della Scienza come una delle tante forme di conoscenza elaborate dalla specie

umana nel corso della sua storia, caratterizzata da finalit e metodi specifici di descri-zione/interpretazione della realt. Riteniamo che tale visione possa essere pienamentee consapevolmente costruita solo in tempi lunghi, attraverso una formazione scientifi-ca che parta dalla scuola primaria, se non da quella dellinfanzia, e prosegua fino allasecondaria superiore, attraverso un percorso coerente e progressivo, caratterizzato dalivelli crescenti di consapevolezza.

Finalit di unEducazione Scientifica di base

Da molto tempo sono indicati, come finalit delleducazione scientifica, obiettivi dicarattere generale quali il contribuire allo sviluppo nello studente di competenze os-

servative-logico-linguistiche. Questi obiettivi vengono in generale prospettati, non soloper le scienze, ma pure per tutte le discipline, come finalit fondamentali per contri-buire alla formazione democratica del cittadino. Tuttavia, spesso queste finalit riman-gono solo proclamazioni dintenti che non trovano nessuna realizzazione nellimposta-zione tradizionale dellinsegnamento.

4G. Bachelard, Il nuovo spirito scientifico, Laterza, Bari, 1978.5J. Bruner, La cultura delleducazione, Feltrinelli, Milano, 1997.6R. Driver, The pupil as scientist?, The Open University Press, 1983. Traduzione italiana di G. Ca-

vallini, Lallievo come scienziato?, Zanichelli, Bologna, 1988.


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La visione di Scienza e di Educazione alla Scienza prospettate possono, a nostroparere, davvero contribuire allo sviluppo e al consolidamento di competenze trasver-

sali fondamentali quali lo sviluppo di un pensiero critico e responsabile, di una formamentis aperta e problematica ma rigorosa e di competenze di carattere logico-linguisti-co-comunicativo, quindi alla formazione democratica del futuro cittadino. Ma lo pos-sono fare purch gli obiettivi specifici di conoscenza da indicare per la scuola di basesiano selezionati, con criteri espliciti e condivisi, su diversi piani: disciplinare, cognitivo,didattico, epistemologico, culturale. A loro volta, gli obiettivi generali possono essere ef-fettivamente realizzati purch siano stati formulati in maniera mirata, facendo riferimen-to al ruolo centrale di una efficace e consapevole attivit di mediazione culturale.

In particolare la visione di Scienza condivisa dal Gruppo permette di sviluppareanche alcuni aspetti centrali di uneducazione alla democrazia, quali: lapertura menta-

le, limportanza del confronto e del dialogo, un atteggiamento non dogmatico e rigido,il coinvolgimento emotivo7, ecc.Una delle caratteristiche della tradizionale impostazione manualistica circa linse-

gnamento della Scienza la quasi totale mancanza di unidea di curricolo verticale8;anche per molti esperti di didattica delle scienze, ad ogni livello scolare, a partire dallascuola elementare, si dovrebbe insegnare un po di tutto, ovviamente si aggiunge inmodo adatto agli studenti di quel livello. Ci porta, in pratica, al fatto che gli argo-menti trattati sono affrontati in modo tale da apparire allo studente privi di significato,sia dal punto di vista disciplinare, sia da quello culturale e, in particolare, estraneiallesperienza della vita quotidiana. La regola diventa la fretta, la superficialit, il no-

zionismo. Il risultato la mancanza dello sviluppo di qualsiasi competenza o, ancorapeggio, dello sviluppo di una qualsiasi dimensione del concetto di competenza. Nelpassaggio da un livello scolare allaltro si riparte sempre da capo, non esistendo com-petenze sulle quali costruire conoscenze.

Per realizzare un insegnamento culturalmente significativo sono, invece, necessaritempi lunghi, adeguati per ciascuna problematica affrontata9; se, viceversa, i tempi im-piegati sono pi simili a quelli degli spot televisivi, o detto in altre parole, sono quellidi un insegnamento nozionistico, trasmissivo, libresco dove compito principale dellostudente leggere e studiare a casa le pagine assegnate, come immaginabile che restinello studente qualche conoscenza e che si sviluppi contemporaneamente, seppur gra-

dualmente, il piacere di capire?

7R. Rorty, Scritti sulleducazione, La Nuova Italia, Firenze, 1996.8C. Fiorentini,Quali condizioni per il rinnovamento del curricolo scientifico?, in F. Cambi, Larcipelago dei

saperi. Progettazione curricolare e percorsi didattici nella scuola dellautonomia, Le Monnier, Firenze, 2000, pp.275-290.

9 molto interessante larticolo di S. Tamburini, Cambiare la scuola in America,in Sapere, 1997, n. 5:viene presentato Project 2061, un progetto americano preparato per rinnovare radicalmente linsegna-mento scientifico-matematico-tecnologico. Tra le innumerevoli proposte avanzate, vi un totale ridi-mensionamento degli aspetti formalizzati. In pi punti si parla invece di comprensione qualitativa.


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Indubbiamente una delle caratteristiche dellinsegnamento scientifico dovrebbe es-sere quella di sviluppare nello studente una forma mentislogico-critica rigorosa. Infatti,

una qualsiasi disciplina scientifica ha una sua organizzazione speciale, caratterizzata daspecifiche relazioni fra concetti e da un proprio lessico; quando le parole che si usanosono quelle utilizzate anche nella vita quotidiana, le stesse parole possono assumere,nel contesto disciplinare, significati che potrebbero non avere nulla in comune, o addi-rittura essere in contraddizione, con i significati che avevano nellambito della cono-scenza di senso comune.

Lo studente potr gradualmente sviluppare questaforma mentis, questo nuovo mododi vedere il mondosoltanto se potr gradualmente costruire, durante tutto larco scolarepreuniversitario, almeno alcuni aspetti fondamentali della disciplina adulta, se si trove-r nella situazione di vivere situazioni problematiche sul piano sperimentale e/o teo-

rico e/o culturale e/o sociale che lo porteranno a comprendere lutilit, o la necessi-t, o la possibilit di una nuova ipotesi, di un nuovo concetto, di un nuovo linguaggio,di un modello, di una legge, di un principio, di una teoria pi generale. Se, viceversa,tutto ci gli viene proposto nella modalit usuale dei manuali, in modo asettico, noncontestuale, non problematico, gi ripulito e rifinito, il risultato, nella mente dello stu-dente, non il rigore, la razionalit, la logica, ma la mancanza di significato (di senso) equindi la noia e il rifiuto.

Bruner ci ricorda costantemente la fondamentale importanza del fare senso, chesenza il conferimento di un significato non ci pu essere linguaggio, n mito, n arte e non ci puessere cultura I significati permeano le nostre percezioni e i nostri processi di pensiero in un modo

che non esiste in nessunaltra parte del regno animale Per capire bene il significato di qualcosa indispensabile la consapevolezza dei diversi significati che possono essere attribuiti alla cosa stessa, in-dipendentemente dal fatto che si concordi o meno con essi10. Inoltre le epistemologie attuali tendonoad assumere al centro una precisa connotazione interpretativa, anti-riduzionistica e disponibile ad un

pluralismo metodologico, nutrita di coscienza storica e capace di cogliere, al di l della semantica e del-la sintassi, anche il senso di ogni sapere11.

Per accedere alla conoscenza in ambito scientifico, i termini e i concetti non pos-sono essere trattati come se fossero venuti alla luce nel modo in cui sono presentatiusualmente nei manuali, decontestualizzati, liberati di ogni ambiguit, sterilizzati, ormaisenza vita e senza significati. Comprendere una cosa in un certo modo giusto o sbagliato solo

nella particolare prospettiva dalla quale la si considera. Ma la correttezza di una particolare interpre-tazione, pur dipendendo dalla prospettiva in cui si colloca, implica anche il rispetto di regole qualiquelle della dimostrazione, della concordanza e della coerenza. Non tutto accettabile. Esistono crite-ri intrinseci di giustezza, e la possibilit di interpretazioni diverse non le autorizza tutte indiscrimina-tamente12.

10J. Bruner, La cultura delleducazione,Feltrinelli, Milano,1997, p. 179, 27.11F. Cambi, La complessit come paradigma formativo,p. 142.12J. Bruner, op. cit., p. 27.


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Ogni problematica importante ha infatti bisogno di tempi molto lunghi per essereacquisita in modo significativo, per diventare competenza; ci implica considerare le

variabili tempo e quantit dei contenuti in modo responsabile e non demagogico.Questo tipo di ragionamento a sua volta implica che lobiettivo dellistruzione non sia tantolampiezza, quanto la profondit.Considerazioni di questo tipo erano presenti anche neldocumento conclusivo della Commissione dei Saggi ed erano rivolte allinsegnamentodi tutte le discipline scolastiche13. Programmi di alto livello culturale non sono queiprogrammi che fanno riferimento a tutti gli aspetti fondamentali dellenciclopediascientifica, ma quelli che, effettuando scelte precise, propongono una quantit di con-tenuti effettivamente compatibili con un insegnamento che ha bisogno di tempi lun-ghi. Questa esigenza , a nostro parere, imprescindibile, sia nella scuola di base sia nel-la scuola secondaria di secondo grado. Il nemico della riflessione il ritmo a rotta di collo,

le mille immagini. In un certo senso, pi profondo, possiamo dire dellapprendimento,e in particolare dellapprendimento di materie scientifiche, quello che diceva Mies vander Rohe a proposito dellarchitettura: il meno pi.

Le considerazioni prima espresse implicano una radicale revisione dellidea di pro-gramma e unattenta riflessione sui criteri alla base di una progettazione curricolarelongitudinale, sia per quanto riguarda linsegnamento scientifico nella prima fase dellascolarit (scuola di base) sia nella seconda fase (scuola secondaria superiore).

Le implicazioni che derivano dalle precedenti considerazioni sono quelle di evitare,nella prima fase di scolarit, unimpostazione strettamente disciplinare dellinsegna-mento delle materie scientifiche, peraltro ampiamente diffusa in tutti i livelli scolastici.

La formalizzazione delle conoscenze (leggi, principi, teorie) propria della struttura spe-cialistica delle discipline scientifiche, dovrebbe essere introdotta nel primo biennio del-la scuola secondaria di secondo grado, in quanto la comprensione di conoscenze for-malizzate presuppone sia lacquisizione di specifiche conoscenze e competenze di tipofenomenologico, sulle quali si dovrebbe concentrare la scuola di base, sia lo sviluppodi determinate competenze operativo-logico-linguistiche. Quando in gioco la sceltadi un percorso didattico, non detto che le scelte pi ragionevoli siano solo quelle det-tate dalla logica interna alla disciplina. Tutti noi siamo stati allevati allidea che le disci-pline scientifiche, ed in particolare la matematica, la fisica, la chimica, richiedono unapresentazione rigorosamente concatenata sulla base di rigide propedeuticit, e questa

non certo unabitudine alla quale gli insegnanti rinuncino facilmente. Siamo perconsapevoli che questa concatenazione frequentemente il risultato di una sistematiz-zazione a posteriori, accettata per consuetudine, rassicurante; troppo spesso, per, essa

13Elemento cruciale per lapprendimento dato dalla qualit delle esperienze che insegnanti e studenti realizza-no in relazione alle aree di studio Listruzione non pu e non deve mirare ad essere enciclopedica. Sezioni diversedel sistema scolastico hanno livelli e scopi diversi, ma in ognuna di esse la regola dovrebbe essere linsegnamento di al-cune cose bene e a fondo, non molte cose male e superficialmente: si deve avere il coraggio di scegliere e di concentrarsi.(R. Maragliano, Sintesi dei lavori della Commissione tecnico-scientifica, in Le conoscenze fondamentali perlapprendimento dei giovani nella scuola italiana nei prossimi decenni. I materiali della Commissionedei Saggi, Le Monnier, Firenze, 1997, p. 78).


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ignora la complessit dei fenomeni analizzati, le motivazioni che hanno spinto il ricer-catore, la ricchezza della fase della scoperta. Tutto ci, se vero per la storia della

scienza, non meno rilevante per il processo individuale di costruzione di conoscenza,al punto che un insegnamento basato solo sulla trasmissione di un sapere gi struttura-to pu costituire un ostacolo, a volte insormontabile, al processo di apprendimento e,pi in generale, pu non contribuire significativamente ad una educazione scientificadellindividuo n, tanto meno, ad infondere motivazione o passione e desiderio per lostudio di tali discipline.

Qualunque insegnante sensibile ai modi in cui il pensiero opera nellesperienza naturale del ra-gazzo [...] riconoscer che quella specie di elaborazione logica che contrassegna la materia trattata nel-lo studio della maturit non lunica possibile e quella specie di organizzazione che si trova nel mate-riale scientificamente elaborato di fatto indesiderabile finch la mente non abbia raggiunto un grado

di maturit capace di comprendere perch si adotta proprio questa forma piuttosto che unaltra. In re-alt, ci che strettamente logico dal punto di vista della materia trattata rappresenta le conclusioni diuna mente esperta ed educata. Lunica maniera in cui una persona pu raggiungere la capacit di farededuzioni accurate, classificazioni penetranti e generalizzazioni comprensive, sta nel pensare in modovigile ed attento al livello in cui essa presentemente si trova14.

Conoscenza scientifica e conoscenza di senso comune15

Come appare lecito parlare di conoscenza scientifica, appare pure lecito parlare diconoscenza di senso comune, intendendo con ci fare riferimento ad un insieme di at-teggiamenti conoscitivi e di asserzioni fattuali riguardanti aree di esperienza quotidia-

na, intesa nel senso pi generale del termine, conoscenza che risulta essere socialmentecondivisa, indipendentemente da ogni istruzione scolastica.Definire metodi e contenuti della conoscenza di senso comune appare pi arduo di

quanto possa esserlo nel caso della conoscenza scientifica accreditata, anche perch laconoscenza di senso comune , per sua natura, implicita: essa non ha, fra i sui scopi,quello di riflettere su se stessa. Gli individui, riguardo ai diversi ambiti di realt con cuiinteragiscono, non si pongono infatti il fine di costruire teorie esplicite, controllabili, co-erenti, esaustive come possono essere quelle che uno scienziato di professione utilizza,modifica o crea nel suo lavoro. Ma sia la conoscenza di senso comune sia la conoscenzascientifica sono prodotti della mente umana16, che si configurano come costruzioni so-

cializzabili, in ambiti pi o meno parziali e definiti di realt, si strutturano attraverso uncomplesso insieme di processi che selezionano, raggruppano, pongono in relazione sin-goli aspetti di realt: entrambe dunque intendono descrivere e spiegare fenomeni che

vengono percepiti come isolabili dal continuumdella esperienza quotidiana.

14J. Dewey, Come pensiamo, La Nuova Italia, Firenze, 1961.15Questo paragrafo fa ampio e puntuale riferimento al capitolo II del volume di N. Grimellini

Tomasini e G. Segr (a cura di), Conoscenze scientifiche: le rappresentazioni mentali degli studenti, La NuovaItalia, Firenze, 1991.

16A. Einstein, L. Infeld, Levoluzione della fisica, 1938, Bollati Boringhieri, Torino, ristampa 2000.


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Ci sono diversi tipi di fattori che orientano e determinano le scelte delle porzioni direalt da ri-conoscere e ri-costruire, i modi per farlo e i risultati che si ottengono, sia

per la conoscenza di senso comune sia per quella scientifica: le nostre caratteristichebiologiche (sistema nervoso, canali sensoriali con i loro vincoli percettivi), gli scopi chea volta a volta ci prefiggiamo, gli strumenti dindagine a nostra disposizione... Se le ca-ratteristiche biologiche sono pi o meno le stesse per tutti gli umani, scienziati e non,scopi e strumenti dindagine, che non siano i nostri sensi, differiscono significativa-mente nei due ambiti. Ne deriva che sono possibili diverse letture degli stessi fenome-ni, dei loro aspetti, delle loro interrelazioni secondo gli ambiti. In ciascun ambito ri-chiesta una coerenza interna, ma le gerarchie di valori nellindividuazione di ci che necessario e ci che casuale, di ci che fondamentale e ci che accessorio, di ciche causa e ci che effetto sono diverse. A questo proposito riteniamo utile dare

almeno un esempio dei modi diversi in cui, nellambito della conoscenza di senso co-mune e di quella scientifica, si possono costruire descrizioni/interpretazioni dello stes-so fenomeno. Ci riferiamo al campo delle conoscenze biomediche nel quale non man-cano certo numerosi esempi di situazioni in cui il vissuto quotidiano interpretato, neidue ambiti, in maniere molto diverse, eppure ognuna internamente coerente e, a suomodo, soddisfacente. Si veda il caso delle cosiddette malattie da raffreddamento perle quali esiste una diffusa conoscenza di senso comune che accentua gli aspetti feno-menologici soggettivi (prender freddo, aver bisogno di stare al caldo) e stagionali(quanto strano prendere il raffreddore destate), contrapposta a quella scientifica chesottolinea il carattere di contagio virale nella causa di tali malattie. Vale a dire che, poi-

ch durante linverno tali malattie sono pi frequenti, facile per la conoscenza co-mune collegarle con i fattori climatici, mentre per lepidemiologo il fenomeno sta nelfatto che al chiuso e negli ambienti affollati il contagio pi probabile.

I codici di schematizzazione e di comunicazione che garantiscono la socializzabilitdelle conoscenze sono i diversi tipi di linguaggio, ognuno con le sue regole pi o menorigide. Vi differenza fra linguaggio naturale, tipico della conoscenza di senso comu-ne, e linguaggi diversamente formalizzati, tipici della conoscenza scientifica, sia dalpunto di vista della versatilit, sia da quello, antagonista, del rigore. Anche gli scopidella comunicazione sono molto diversi nellambito della conoscenza di senso comune ein quelli delle discipline scientifiche. Qualunque genitore, scientificamente acculturato,

ha il diritto (o forse solo il buon senso!) di dire ai suoi bambini, in inverno, di mettere ilcappotto, prima di uscire, per evitare di prendere freddo. Sarebbe ridicolo parlare lorodi dispersione del calore corporeo troppo grande, dato il forte gradiente di temperaturacon lambiente esterno che creerebbe un abbassamento della temperatura del corpo in-compatibile con una corretta cinetica delle reazioni biochimiche, oppure unaccele-razione dei processi metabolici compensativi troppo rapida per... Non c alcun dub-bio che dire prendere freddo pi che adatto a spiegare quello che si intende dire, inun codice di comunicazione perfettamente comprensibile che fa riferimento a specifi-che sensazioni e a quanto si sa delle conseguenze che si possono avere sulla salute.


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Daltra parte, poich inevitabile e necessaria una compresenza di linguaggio co-mune e di linguaggi scientifici, nellambito scolastico che deve essere costruita la

consapevolezza dei loro reciproci rapporti. Ad esempio, la rilevanza che ha la sensa-zione tattile nella nostra esperienza quotidiana fa s che espressioni come la lana cal-da o il marmo freddo abbiano pieno diritto di cittadinanza anche nel linguaggiodelladulto scientificamente alfabetizzato. Lo studente deve essere messo in grado diriconoscere i diversi domini di conoscenza e di pensare ed operare in maniera diffe-renziata e consapevole in ciascuno di essi17.

Se vero che ciascun individuo possiede una propria conoscenza di senso comunealla quale fa continuo riferimento nel processo di costruzione di nuove conoscenze, altrettanto vero che anche lo studente, in quanto individuo, possiede fin dai primi annidi et un proprio bagaglio di esperienze/conoscenze. In altre parole, intendiamo af-

fermare che esiste anche una scienza di senso comune dello studente, a cui necessa-rio fare riferimento e sulla quale, a partire dagli anni 80, si sviluppato un ampio set-tore di ricerca nellambito di alcune didattiche disciplinari. Lesigenza di affrontare ilproblema come problema di ricerca nata dal fatto che non era diffusa fra gli educatorila consapevolezza che, nei confronti di molti aspetti di realt, lo studente possiede pro-prie idee, non di rado originali e comunque soggettivamente sensate, che spesso noncoincidono n con quelle della scienza ufficiale, n con quelle che linsegnante intendetrasmettergli. I risultati di tali ricerche mostrano non solo che gli studenti posseggonoproprie rappresentazioni mentali dei fenomeni naturali, ma anche che tali modi di guar-dare sono fortemente radicati nella mente degli studenti e resistenti al cambiamento tan-

to da persistere nel tempo e interagire in modo significativo con la scienza appresa ascuola. Ci possiamo quindi domandare che cosa avviene a scuola nellinterazione frascienza dello studente e scienza dellinsegnante, intendendo per scienza dellinsegnantequella particolare versione della conoscenza accreditata, mediata dai manuali e dalle pro-poste curricolari, selezionata e proposta dallinsegnante. Gilbert, Watts e Osborne18pro-spettano, a questo proposito, cinque diverse situazioni: il punto di vista dello studentenon viene sostanzialmente modificato dallinsegnamento; le rappresentazioni mentalipossedute dagli studenti restano inalterate e quanto insegnato loro viene distorto eutilizzato per confermare tali rappresentazioni; le idee degli studenti che risultanodallinterazione sono un amalgama, ricco di contraddizioni interne, di idee scientifichecorrette e rappresentazioni mentali preesistenti; la visione scientifica del mondo, so-stanzialmente respinta dallo studente, non viene usata se non in ambiente scolastico(sostanzialmente ai fini di una valutazione sommativa); lalunno raggiunge una visionescientifica significativa e coerente che sa applicare al mondo in cui vive.

Il problema dellinterazione/conflitto fra scienza dello studente e scienza dellinse-gnante comunque solo un aspetto particolare di una problematica pi ampia che ri-

17J. Solomon, Learning about energy: how pupil think in two domains, in European Journal of ScienceEducation, 1983, n. 1, pp. 51-62.

18J. K. Gilbert, D. M. Watts, R. J. Osborne, Concezioni degli studenti in meccanica, in La Fisica nellascuola, 1986, n. 2, pp. 122-128.


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guarda linterazione fra conoscenza di senso comune e conoscenza accreditata. Perschematizzare questa complessa interazione Pines e West19 prendono a prestito unametafora ideata da Vygotskij (utilizzata per descrivere linterazione fra pensiero e lin-guaggio): Consideriamo i due tipi di conoscenza, (...) la conoscenza spontanea e quella formale, chehanno origini differenti. La conoscenza spontanea il prodotto di uno sviluppo ontogenico relativa-mente lungo e interno ad una cultura, a sua volta allinterno di un ambiente fisico di esperienza; laconoscenza formale un intervento pianificato dalla scuola. Non vi una demarcazione netta, sonoentrambe esperienze, tuttavia la conoscenza spontanea ha, per cos dire, una base fenomenologica piintimamente sperimentata rispetto alla conoscenza formale imposta dallautorit della scienza e sotto

gli auspici di un sistema educativo.Possiamo immaginare che ciascun tipo di conoscenza sia rappresentato da una pianta di vite: la co-

noscenza che nasce nellindividuo che apprende sar una pianta che cresce verso lalto (per sottolineare che parte dello sviluppo organico dellindividuo); la conoscenza formale sar una pianta che si sviluppa ver-

so il basso(unimmagine che suggerisce limposizione dallalto di una autorit sullindividuo).Nella prospettiva costruttivista un apprendimento scientifico significativo dunque

visto come lintegrazione di questi due tipi di conoscenza, tipi diversi in quanto hannoorigini differenti.

Attenendosi alla metafora di Vygotskij, lapprendimento scientifico comporta chele due viti si intreccino in modo tale da perdere la propria individualit, nonostante laloro diversa origine. Prima che avvenga tale completa integrazione, tuttavia, nel mo-mento in cui le due viti vengono a contatto, hanno grande importanza le origini deidue tipi di conoscenza. possibile immaginare molte diverse situazioni che si possonorealizzare quando le due viti entrano in contatto. Si va da una situazione di immediata

affinit fra le due piante che ha come risultato un intreccio senza problemi e percirapido e completo, ad una situazione di rifiuto totale in cui fra le due viti non si realiz-za alcun intreccio.

Se la metafora ci appare molto appropriata per quanto attiene lintreccio fra i duetipi di conoscenza, non altrettanto ci sentiamo di condividere la rigidezza della con-trapposizione fra le caratteristiche dei due tipi di conoscenza. importante infatti sot-tolineare, oltre agli elementi di conflitto, anche gli elementi di continuit fra i modidelle spiegazioni di senso comune e quelli delle spiegazioni scientifiche, rintracciabilinel medesimo carattere evolutivo della conoscenza, nella coincidenza degli aspetti direalt che si vogliono dominare, nellidentit dei canali dinterazione biologicamentedeterminati, nella continua dialettica che necessaria fra i due campi.

Il lavoro delleducatore dovrebbe mirare alla ricerca degli elementi di continuit chesono rintracciabili, da un lato, allinterno delle discipline, dallaltro, nelle strategie dibase dellapprendimento. Ci per consentire un passaggio significativo, non necessa-riamente a piccoli passi, dalla conoscenza comune alle conoscenze disciplinari. In altreparole, compito dellinsegnante progettare e realizzare con gli allievi percorsi didatticiche partano e si sviluppino su quello che essi, momento per momento, sanno (vedere,dire, fare) in relazione ad aree fenomenologiche sufficientemente ricche di esperienza

19A. L. Pines, L. H. T. West, Conceptual understanding and science learning: an interpretation of researchwithin a source-of-knowledge framework, in Science Education, 1986, n. 5, pp. 583-604.


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ed elaborazione gi a livello di senso comune, percorsi che si articolino attraverso ri-strutturazioni e ricostruzioni dei fondamenti delle varie discipline verso livelli di for-malizzazione sempre pi elevati.

Emblematica a questo proposito la frase di Ausubel: Scopri quello che lallievo cono-sce gi e organizza di conseguenza il tuo insegnamento20.

Processi di apprendimento e strategie dinsegnamento

Sulla base dei risultati delle ricerche condotte da alcuni ricercatori del Gruppo21edi unidea di D. Hawkins22, stato elaborato uno schema di lavoro in classe, articolatoin tre fasi, ciascuna delle quali caratterizzata da un particolare tipo di attivit propostaagli allievi e da un particolare ruolo svolto dallinsegnante. Le fasi sono sequenziali ericorrenti. Sebbene lo schema abbia alcuni punti in comune (prima fase) con il learningcycle modeldi Karplus, differisce da quello prevalentemente nelle due fasi successive.

La prima fase consiste sostanzialmente in una discussione in classe che, partendoda osservazioni dirette sui fenomeni, stimola lallievo ad esplicitare, motivandole, leproprie idee e a metterle a confronto con quelle dei compagni. Questa fase vienechiamata pasticciamento (Hawkins) perch offre allallievo la possibilit di pasticciare conle scienzededicando un certo periodo di tempo ad un lavoro esplorativo durante il qua-le lallievo osserva, fa previsioni, discute, progetta, costruisce, sperimenta, utilizza libe-ramente oggetti e materiali, sfruttando al meglio le conoscenze che gi possiede. Du-rante questa fase lallievo compie operazioni seguendo prevalentemente una proprialogica interna e nellambito di un proprio modo di guardare al fenomeno, utilizzando

le proprie conoscenze ed esperienze. In questa fase linsegnante ha il compito fonda-mentale di ascoltare con attenzione e registrare fedelmente tutto ci che succede nellaclasse, limitando i propri interventi a domande di chiarimento e a favorire il dialogodiretto tra gli allievi, creando situazioni che consentano a ciascun allievo di esprimereal meglio le proprie potenzialit. in questa prima fase che dovrebbe trovare innescouna diversa dinamica di lavoro di classe e di lavoro di gruppo: una dinamica incentratanon sul ruolo dellinsegnante, ma sul problema che si sta affrontando.

La fase di pasticciamento viene molto spesso trascurata nella progettazione e nellaattuazione di percorsi didattici perch considerata tempo sprecato. Essa richiede in-fatti per la sua attuazione un periodo di tempo non trascurabile, la cui durata pu esse-

re prevista solo approssimativamente poich dipende da un intreccio di molti fattori,quali linteresse per largomento, latmosfera che si sviluppa nella classe, il livello dicreativit individuale e collettiva che stimola ad inventare cose nuove, la presenza omeno di allievi particolarmente motivati... Questa fase invece, a nostro parere, moltoimportante, non solo per lallievo al quale vengono offerte molteplici occasioni per

20D. P. Ausubel,Educazione e processi cognitivi, Franco Angeli, Milano, 1987.21CNR - Commissione Didattica, P. Guidoni (a cura di), Rapporto di Ricerca, Per una Educazione

Scientifica di base,La Goliardica Pavese, Pavia, 1991.22D. Hawkins, Imparare a vedere,Loescher, Torino, 1974.


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familiarizzare con i fenomeni considerati, ma anche per linsegnante in quanto permet-te di raccogliere informazioni preziose sulle conoscenze possedute dagli allievi, sui lo-

ro modi di guardare alla realt che li circonda, sulle loro rappresentazioni mentali delfenomeno che si scelto di studiare.Sulla base dei risultati raggiunti in questa prima fase, nasce la necessit di mettere un

po dordinenel lavoro svolto cercando di compiere un passo avanti nella costruzione diconoscenza sfruttando, con interventi opportunamente mirati da parte dellinsegnante,le molteplici occasioni che si presentano per invitare gli allievi a riflettere sul propriomodo di guardare ai fenomeni, in un continuo processo di ri-strutturazione delle ideee di ri-lettura dei fenomeni alla luce delle nuove idee. In questo senso la seconda fasepu essere definita come una fase caratterizzata da un intervento esternoperch spettaappunto allinsegnante il compito di avviare un processo di ristrutturazione dei modi

di guardare degli allievi e proporre attivit adatte a favorire tale processo. Questa fasedovrebbe costituire per gli allievi una occasione per ri-vedere le proprie idee ed espe-rienze e ri-costruire la propria conoscenza secondo prospettive diverse, sfruttando tut-te le potenzialit di un lavoro collettivo tra pari, in una dinamica di classe centrata sulfenomeno e orientata alla pianificazione e realizzazione di attivit mirate alla sua de-scrizione/interpretazione. In questa fase il compito pi delicato e impegnativo per lin-segnante quello di individuare quali tipi di attivit possano favorire gli allievi nellat-tribuzione di significato ai concetti e, al tempo stesso, possano indirizzarli verso unnuovo modo di guardare al fenomeno, sempre pi vicino a quello scientifico accredi-tato. Si tratta di creare situazioni nelle quali fornire stimoli di natura diversa: nuove

chiavi di lettura, embrioni di concetti, stimoli di riflessione, suggerimenti metodologici,nuovi strumenti di indagine...Alla fase di pasticciamentoe a quella di intervento esternofa seguito una fase di costru-

zione di reti concettualinella quale i risultati ottenuti nelle due fasi precedenti vengono ri-letti nella prospettiva di ottenere un quadro nel quale le nuove idee assumano un signi-ficato pi generale, consentendo una rilettura e una re-interpretazione del fenomenostudiato in una nuova prospettiva, pi vicina a quella disciplinare e tale da consentireuna riflessione sulle, e una giustificazione delle, descrizioni/interpretazioni date in pre-cedenza. In questa fase linsegnante ha il compito di progettare e mettere in atto, te-nendo conto del livello di elaborazione delle idee e di problematizzazione dei risultati

raggiunti dagli allievi, strategie di intervento volte ad evidenziare la ricchezza dei nuovimodi di guardare ai fenomeni, favorendo la costruzione di reti concettuali via via picomplesse e potenti.

Lordine delle fasi sequenziale solo nel senso che non pu svilupparsi nellallievolesigenza di concentrarsi su un particolare problema, se prima non stato messo nellacondizione di cimentarsi liberamente con questo e di confrontare le proprie idee conquelle dei compagni e, ancor meno, lallievo pu essere disponibile nei confronti dinuove idee se prima non ha avuto la possibilit di difendere e controllare la validitdelle proprie idee e riconoscerne gli eventuali limiti.


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Le tre fasi hanno inoltre uno svolgimento ciclico nel senso che possono ripetersipi e pi volte nel corso della stessa proposta didattica: per esempio, da una prima fa-

se di pasticciamentopossono nascere nuove idee, alla luce delle quali rileggere il feno-meno considerato, per arrivare alla formulazione di nuove previsioni (seconda fase) apartire dalle quali avviare una nuova fase di pasticciamento,naturalmente a livello piavanzato.

Osservare un fenomeno e impegnarsi in libere esplorazioni della realt che ci cir-conda potrebbe rappresentare, di per s, unattivit pi o meno ludica, anche se irri-nunciabile almeno ai primi livelli di scolarit, ma non essere sufficiente per innescareun processo significativo di costruzione di conoscenza o, usando unaltra terminolo-gia, un processo di concettualizzazione. Ci che dei fenomeni dovrebbe principalmen-te interessare, aldil del primo momento, non il loro aspetto magico o spettacolare,

ma la loro dimensione problematica, la rete di connessioni e ipotesi che pu essere co-struita a partire da unosservazione prima libera e, successivamente, guidata. Ci nonsta nella immediatezza dellesperienza, ma viene dalla riflessione sullattivit svolta, chedovr essere realizzata per mezzo di unattenta e costante opera di mediazione cogni-tiva e didattica nella quale il linguaggio svolge un ruolo fondamentale. , infatti, il lin-guaggio che permette leffettuazione di quelle attivit cognitive, come descrivere, rap-presentare, individuare differenze e somiglianze o relazioni e connessioni causali, clas-sificare, definire, ecc. che possono produrre significativit e consapevolezza delle rela-zioni fra grandezze che caratterizzano una determinata fenomenologia e che permet-tono quindi di concettualizzarla23.

Riteniamo, in particolare, che lallievo, durante e dopo le diverse attivit, debba es-sere impegnato, con continuit e a livello sia di gruppo sia personale, in unattivit diriflessione mirata che lo porti a mettere in formale sue conoscenze in modo strutturato,il pi possibile completo e coerente, per essere comunicate ad altri (linsegnante, laclasse). Nel corso della scuola di base si potr passare da disegni infantili a schemi e arappresentazioni grafiche via via pi elaborate e, soprattutto, da verbalizzazioni orali arelazioni scritte. Nel processo di concettualizzazione, la verbalizzazione scritta indivi-duale ci sembra infatti un aspetto prioritario ed ineliminabile, in quanto, diversamentedalla discussione di gruppo o di classe, la verbalizzazione scritta impegna lallievo adun lavoro personale di messa in forma del mondo che si sta osservando, filtrando attra-

verso le proprie strutture cognitive le conoscenze acquisite nellesplorazione dei fe-nomeni e nel confronto fra pari e con linsegnante.Solo se a ciascun allievo viene dato modo di riflettere, a livello personale, sulle pro-

prie rappresentazioni mentali e sulle proprie strategie di ragionamento, il confronto ela discussione collettiva diventeranno strumenti decisivi sia nel processo di costruzionedi conoscenza sia nel potenziamento della motivazione.

Nel quadro che abbiamo appena delineato, come dobbiamo considerare il ruolodel laboratorio e degli esperimenti?

23L. S. Vygotskij, Pensiero e linguaggio, Giunti Barbera, Firenze, 1969.


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Riteniamo, come gi detto, irrinunciabile la scelta della partecipazione attiva deglialunni nelle attivit in classe e del contatto diretto con le cose. Riteniamo, tuttavia, ne-

cessario prendere le distanze da alcuni aspetti dellattivismo che hanno sicuramentecontribuito, nonostante le nobili intenzioni, al suo discredito e alla sua sconfitta. Nelmovimento attivistico, lattivit di sperimentazione, lattivit concreta, lattivit in pri-ma persona da parte dellallievo sono diventate spesso dei fini; sono state trascurate leattivit di riflessione, di concettualizzazione; stata sottovalutata in modo notevole ladimensione linguistica.

Nellipotesi da noi prospettata, il primo approccio, osservativo-manipolativo, rima-ne imprescindibile, ma non detto che debba sempre costituire la fase pi impegnati-

va n temporalmente n come impegno cognitivo richiesto allo studente: lagire con lemani deve essere sempre accompagnato dallagire con la mente, lagire con la mente pu essere accom-

pagnato dallagire con le mani 24

.Gli esperimenti devono servire a porre concretamente i fatti, cio determinate fe-nomenologie, davanti agli occhi e alla mente e non a rappresentare la conferma o lillu-strazione di un qualche concetto spiegato precedentemente dallinsegnante.

La concettualizzazione avviene con le modalit gi indicate, che sono caratterizzate dalruolo centrale dello studente, dal ruolo decisivo, nella costruzione della conoscenza, dellasua attivit intellettuale e linguistica, realizzando un passaggio graduale da rappresentazio-ni intuitive, irriflessive ed asistematiche a rappresentazioni consapevoli e coerenti.

Fornire i parametri di osservazione prima di iniziare lanalisi del fenomeno limita-tivo, sicuramente pi efficace una metodologia che permetta agli studenti stessi di e-

videnziare che cosa significativo attraverso un confronto che si sviluppa allinternodella classe (la scienza anzitutto una costruzione condivisa). Gli studenti non do-vranno/potranno sempre (e per forza) arrivare a comprendere da soli quali sono, frale variabili in gioco in una data situazione sperimentale, tutte e sole quelle che devonoessere prese in considerazione per rispondere al particolare problema conoscitivo chesi sta affrontando. Sar linsegnante a dover decidere se, quando, e come intervenireper guidarli nelle attivit sperimentali (sui diversi piani che vi sono intrecciati: osserva-zione, azione, discussione e riflessione), operando la funzione di mediazione, che

Vygotskij situa nella zona di sviluppo prossimale, necessaria per raggiungere consape-volmente un livello di conoscenza altrimenti non attingibile. Questo implica che non si

deve pretendere di arrivare subito ad un modo, scientificamente accreditato, di guarda-re al fenomeno: tutti possono portare contributi. Se si vuole che gli studenti diventinoattori del processo in atto, si deve dare loro tempo e modo per esprimersi. Le rispostenon adeguate contribuiscono alla soluzione, se sono fatte oggetto di riflessione; se so-no impedite o semplicemente sanzionate restano nel pensiero dello studente che nonha potuto superarle con piena consapevolezza, determinando nella sua conoscenzaluno o laltro degli stati ibridi descritti da Pines e West.

24M. Vicentini, M. Mayer, Valenza didattica del laboratorio dal punto di vista dellapprendimento, in Di-

dattica della fisica, La Nuova Italia, Firenze, 1996, p. 166.


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Come abbiamo in pi occasioni sottolineato, non si tratta di fornire definizioni davocabolario o di realizzare esperimenti a ricetta, ma di contestualizzare specifici proble-

mi allinterno di percorsi che conducano alla concettualizzazione.Noi riteniamo che unimpostazione di questo tipo permetta effettivamente allinse-gnamento scientifico di svolgere nella scuola di base le due funzioni fondamentali chela migliore pedagogia contemporanea attribuisce a tutte le discipline, cio: da una par-te, quella di contribuire effettivamente al processo formativo e in particolare di con-tribuire al potenziamento di capacit osservativilogicolinguistiche e, dallaltra,quella di favorire lacquisizione da parte degli studenti di conoscenze scientifiche ele-mentari che costituiscano realmente la base su cui continuare nella scuola secondariadi secondo grado la costruzione della conoscenza scientifica.

Linsegnante deve gestire il processo con molta intelligenza e competenza. In una

prospettiva costruttivista dei processi di apprendimento il ruolo dellinsegnante cambiainfatti radicalmente: non trasmettitore di nozioni, ma regista del processo di costru-zione di conoscenza da parte degli allievi. E questo un ruolo molto pi complesso diquello svolto in un insegnamento tradizionale in quanto, coinvolgere consapevolmentetutti gli allievi nel processo di apprendimento presuppone il possesso di notevoli com-petenze sia sul piano epistemologico, sia su quello disciplinare e cognitivo, sia su quel-lo psicologico-pedagogico-relazionale.

Significato e ruolo di un approccio fenomenologico allo studio dei fenomeninaturali e dei processi di schematizzazione, modellizzazione e matematizza-

zioneUn processo di insegnamento/apprendimento con le caratteristiche delineate neiparagrafi precedenti implica lattribuzione di un ruolo privilegiato ad un approccio fe-nomenologico allo studio delle scienze della natura.

Per meglio spiegare cosa si intende per approccio fenomenologico alla costruzionedi conoscenza in ambito scientifico vale la pena partire dal significato della parola fe-nomeno.

Dal punto di vista che pi qui interessa, il significato pi pertinente, fra i diversiche in filosofia sono stati attribuiti alla costruzione di conoscenza, pu essere cos illu-strato: A partire dal secolo XVIII e in connessione con la rivalutazione dellapparenza come ma-

nifestazione della realt ai sensi ed allintelletto delluomo, la parola Fenomeno comincia a designareloggetto specifico della conoscenza umana in quanto appunto appare sotto particolari condizioni, ca-ratteristiche della struttura conoscitiva delluomo. () A misura che si riconosce che gli oggetti dellaconoscenza si rivelano nei modi e nelle forme proprie della struttura conoscitiva delluomo e che perciessi non sono le cose in s stesse cio le cose quali sono o quali potrebbero essere al di fuori del rappor-to conoscitivo con luomo, loggetto della conoscenza umana si configura come Fenomeno, cio come cosaapparente in quelle condizioni(Abbagnano, 1991)25.

25N. Abbagnano, Dizionario di filosofia, UTET, Torino, 1991, p. 387.


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Per costruire la conoscenza della realt naturale, la scienza non pu che partire datutto ci che manifestazione della realt ai sensi e allintelletto delluomo per darne stori-

camente descrizioni/interpretazioni condivisibili sotto forma di regole, modelli, teorie,la cui validazione passa ineludibilmente attraverso un continuo ritorno/confronto coni fenomeni dal cui studio si partiti.

Si genera un circolo (virtuoso?) che non pu essere linearizzato. Si pu dire tantoche gli oggetti cadono perch c la gravit, quanto che c la gravit perch gli og-getti cadono. Ogni oggetto che cade costituisce un fatto manifesto ai sensi. La cadu-ta degli oggetti costituisce un fenomeno manifesto allintelletto. Del fenomeno si cercata una spiegazione sin dallantichit, inventando via via teorie che se oggi arrivanoalla Relativit Generale, ieri erano la teoria della Gravitazione Universale di Newton elaltro ieri la teoria del Luogo Naturale di Aristotele. Tutte queste teorie prendono in

realt in considerazione insiemi di fenomeni ben pi ampi della sola caduta degli og-getti ma, cosa particolarmente importante dal nostro punto di vista, questi insiemi noncoincidono fra loro.

Un approccio fenomenologico al processo di insegnamento/apprendimento vuoldire mettere gli allievi nelle condizioni di dipanare personalmente il filo che conduce,dai fatti manifesti ai sensi, ai fenomeni manifesti allintelletto ed alla loro descrizio-ne/interpretazione in forme sempre pi prossime a quelle disciplinari, ripercorrendonegli anni della scuola le tappe cognitive (da non confondere con le teorie storiche)che lumanit ha percorso da quando ha cominciato a chiedersi il come, dove, quando,perch delle cose e dei fatti.

Se, come si detto in precedenza, a livello di scuola secondaria superiore che sipu pensare di arrivare ad una prima sistematizzazione teorica delle conoscenze co-struite, cosa si pu/deve fare nei livelli precedenti?

Proviamo a fare un esempio, a partire da un fenomeno che fa parte dellesperienzaquotidiana.

Sin da piccoli tutti i bambini hanno visto ombre, le loro, quelle di altre persone equelle di animali e oggetti. Sin da piccoli hanno anche imparato che quando fa freddo,per strada, meglio camminare al sole e quando fa caldo meglio camminare allom-bra. Fa dunque parte dellesperienza manifesta ai sensi sia la visione di ombre, sia lasensazione che si prova stando allombra invece che al sole. In italiano una sola parola

ombra utilizzata per descrivere entrambi gli intrecci fra contesto fisico e perce-zione relativi alle due situazioni. In inglese, invece, luso di due parole diverse (shadeeshadow) indirizza lintelletto di ogni allievo a riconoscere tale differenza da quando ap-prende a parlare. Il manifesto ai sensi ed il manifesto allintelletto sono inscindibil-mente legati nellindividuo sin dalla pi tenera et.

Cosa succede a scuola?Le ombre sono spesso un contesto utilizzato nellinsegnamento della matematica

per illustrare/applicare concetti o teorie di vario tipo e difficolt (dallo studio dellaproporzionalit a quello delle trasformazioni geometriche), a livelli diversi di appro-fondimento.


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Nellinsegnamento scientifico le ombre hanno al pi un breve cenno nellambitodello studio dellottica, sbrigativamente risolto rimandando alla propriet della luce di

propagarsi in linea retta (cosa eventualmente ripetuta, senza apprezzabili variazioni,dalla scuola elementare a quella secondaria superiore).In entrambi i casi, le ombre scolastiche generalmente sono solo ombre che si ve-

dono e non anche ombre nelle quali si pu stare. Inoltre sono solo ombre ideali(senza penombra), lo studio delle quali non consente di capire la stragrande maggio-ranza delle situazioni reali che possono essere osservate (se si vuole farlo, o se capitadi farlo) nellambito dellesperienza quotidiana. Il fenomeno delle ombre molto piampio e complesso di quanto si considera a scuola e il modo in cui generalmente vienetrattato induce spesso un rafforzamento di idee comuni non scientificamente corrette.

Un approccio fenomenologico prende in considerazione tutta la fenomenologia

delle ombre per trovarne descrizioni e spiegazioni coerenti e via via pi generali chepermettano: di arrivare a connettere in ununica rete concettuale fatti che si manifestano a sca-

le diverse: da una scala locale a misura duomo (lombra del bambino che gioca nelcortile), fino alla scala astronomica (dalla notte che, come dice Arato di Soli, lombradella Terra alle eclissi);

di costruire modelli (delle sorgenti di luce, della propagazione della luce, dellinte-razione luce/oggetti, della visione umana) utilizzabili per costruire un unico quadrocoerente di interpretazione di tutta lesperienza relativa alla formazione di ombre/conidombra e per situare tale quadro in un insieme pi ampio di fenomeni.

Si pu lavorare per giungere a questi obiettivi lungo tutto larco della scuola di ba-se, partendo gi da quella dellinfanzia26. Guidando opportunamente i bambini in atti-vit inizialmente di libera esplorazione/gioco e, via via, in esperienze/esperimenti ap-positamente strutturati, si pu sviluppare un percorso che conduce gli allievi ad accor-gersi di aspetti che in genere sfuggono allosservazione quotidiana, ad individuare glielementi fondamentali del sistema che consente di vedere ombre (sorgente, oggetto,schermo), a riconoscere relazioni spaziali invarianti (loggetto sempre fra sorgenteed ombra), a studiare come/cosa cambia nellombra cambiando la disposizione deisingoli elementi (in particolare superando la convinzione spontanea che lombra abbiasempre la stessa forma delloggetto), a riconoscere lesistenza di un invisibile spazio

dombra Si scopre che non sempre le ombre appaiono ben definite, ma a voltehanno contorni sfumati, o sembrano svanire o non esserci affatto e si cercano paro-le per esprimere tutti gli aspetti delle situazioni e le caratteristiche delle ombre su cui si soffermata lattenzione.

Ci si pu poi porre il problema di indagare il perch delle diverse regole scoperteper le ombre e per farlo si pu decidere consapevolmente di cominciare a considerare

26Vedi il capitolo Le ombredel volume di M. Arc, M. Ferrarini, N. Garuti, D. Guerzoni, P. Gui-

doni, M. Magni,Esperienze di luce, Emme edizioni, Torino, 1989, pp. 46-56, che propone un percorsodi educazione scientifica sperimentato nella Scuola dellInfanzia del Comune di Modena.


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i casi pi semplici, ripromettendosi di ritornare poi a quelli pi complessi. Acquista al-lora significato sul piano culturale, e non solo scolastico, lo studio delle ombre con

oggetti di forma semplice (per esempio sagome piatte con forme geometricamente de-finite), in situazioni nelle quali i contorni sono sufficientemente netti. Si pu cos pre-cisare il legame fra ombra e luce, fino alla costruzione, possibile gi nella scuola ele-mentare27, di un modello a raggi, dal quale si pu partire per riconoscere le relazionigeometriche fra forma di un oggetto e forme possibili della sua ombra, riconoscendoinvarianti e interpretando cambiamenti Poi si torna a considerare i casi pi compli-cati (oggetti di forma qualsiasi, ombre sfumate), inventando nuove esperienze per

verificare lapplicabilit della modellizzazione appena costruita.Attraverso questo lavoro si forma gradualmente la consapevolezza del fatto che

lombra semplicemente (semplicemente?) una zona di spazio o di superficie meno

illuminata dello spazio circostante e svanisce lidea spontanea che sia qualcosa che esi-ste di per s, una sorta di immagine che si stacca dalloggetto e si appoggia sulle super-fici del suolo, dei muri e cos via Questa idea spontanea accomuna le ombre e leimmagini allo specchio e inizialmente richiede una guida attenta dellinsegnante perchgli allievi apprendano, su base puramente percettiva, a non confonderle e siano quindiin grado di lavorare separatamente con entrambe. Quando poi si costruita una suffi-ciente confidenza su entrambe le fenomenologie, diventa di nuovo possibile un con-fronto su un livello pi astratto, che permette di raggrupparle in un unico insieme nelquale trovano posto tutte le situazioni interpretabili attraverso il modello di raggio.Questultimo, arricchito a sua volta dalle regole sperimentali che definiscono il com-

portamento della luce alla separazione fra mezzi materiali, porta a costituire la teoriadellottica geometrica. Teoria che offre spiegazione anche dei fenomeni astronomici eche ha permesso sin dallantichit, insieme alle regole della geometria proiettiva, di ef-fettuare misure sulla geometria della Terra e del sistema solare

Abbiamo esposto una traccia, alquanto succinta, di un possibile esempio di ap-proccio fenomenologico che potrebbe essere sviluppato longitudinalmente, dalla scuo-la dellinfanzia alla scuola secondaria inferiore, accompagnandosi allo sviluppo di altritemi con i quali possono esserci intersezioni, intrecci, unioni e separazioni in varimomenti e in diversi modi: temi di tecnologia, che prendono in considerazione per e-sempio strumenti ottici; temi di biologia, che prendono in considerazione per esempio

costituzione e funzionamento degli organi di senso; temi di matematica, che si intes-sono attraverso la geometria, laritmetica, lalgebra, un iniziale studio di funzioni (apartire, per esempio, da relazioni di proporzionalit diretta e inversa); ovviamente, an-che altri temi di fisica, che da un lato esauriscano le fenomenologie dellottica geome-

27Vedi lestratto della tesi di laurea in Fisica di E. Zampieri (relatori N. Grimellini, M. Gagliardi,

Universit di Bologna, A.a. 1997-98) riportato nel sito web Luce e Visione allindirizzohttp://pctidifi.mi.infn.it/lucevisione/risorse/esempio_percorso.htm. Il sito (autori M. Gagliardi, E. Giordanoet al.) fa parte dei materiali prodotti nel Progetto Nazionale di Ricerca SeCiF per la formazio-ne/aggiornamento in fisica degli insegnanti dei diversi livelli scolastici.


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trica (compresa, per esempio, la rifrazione) dallaltro ne evidenzino il carattere di par-zialit rispetto ai fenomeni (uno studio dei colori per esempio non trae dallottica ge-

ometrica elementi utili, fatta salva linterpretazione del fenomeno della dispersionecome rifrazione differenziata per le diverse componenti dello spettro luminoso) ed ilimiti (esperienze di diffrazione nelle ombre)28.

Nel biennio della scuola secondaria superiore il cammino di costruzione gerarchicadi fenomenologie sempre pi ampie in connessione a teorie sempre pi generali do-

vrebbe portare ad una visione in cui si unificano, allinterno della teoria dellelettroma-gnetismo, i fenomeni ottici, elettrici e magnetici, grazie alla costruzione ed allevoluzio-ne di un modello di onda che a scuola pu essere fatto nascere, come avvenuto an-che storicamente, allinterno di esperienze manifeste al senso della vista gi nellam-bito dellesperienza comune (onde meccaniche in mezzi visibili). La costruzione pro-

gressiva di conoscenza in questo ambito pu avvenire seguendo le stesse tappe cogni-tive che si sono determinate storicamente29.Infine, forse a livello di triennio della scuola secondaria superiore, pu essere effet-

tuata una rilettura trasversale di tutto linsieme delle teorie fisiche (e non solo fisiche)studiate, alla ricerca dei concetti e dei principi che appaiono comunque essenziali qualeche sia lambito fenomenologico di riferimento e si pu, per esempio, rileggere la vec-chia ottica in termini di energia e quantit di moto, o ritrovare le leggi della riflessione,le leggi della rifrazione e il fenomeno della dispersione come casi particolari del princi-pio di minima azione.

Quali sono gli elementi dellesempio appena fatto che possiamo estrapolare come

caratteristiche generali di un approccio fenomenologico alla costruzione di conoscenzascientifica a scuola?

28In M. Gagliardi, P. Guidoni, C. Maturo, F. Volpe, La luce: sperimentazione di un insegnamento inte-grato di fisica e matematica nella scuola mediain La Fisica nella scuola, XV, 1, 1982, pp. 26-33 ed in M.Gagliardi, F. Volpe, La geometria delle trasformazioni nella scuola media inferiore, come esempio di insegnamentointerdisciplinare della matematica in Leducazione matematica, Anno VII, Serie II, vol. I, 1, 1986, pp.83-100 viene presentato un percorso di insegnamento dellottica sperimentato a livello di scuolamedia, evidenziandone rispettivamente gli aspetti fisici e gli aspetti matematici.

29Il modello primitivo stato dapprima usato (da Galilei) per interpretare esperienze manifesteal senso delludito (onde sonore), attraverso unipotesi ardita basata sullo studio delle relazioni fra lecaratteristiche della sensazione sonora provocata dalle vibrazioni (onde visibili) di uno strumentomusicale e alcune caratteristiche dello strumento stesso, quindi stato usato (a partire dallepoca diNewton, Huygens, padre Grimaldi) per fare ipotesi sulla natura della luce, partendo dal riconosci-mento di un isomorfismo fra categorie di fenomeni luminosi e fenomenologie gi note per le ondemeccaniche (propagazione rettilinea, riflessione, rifrazione, sovrapposizione, diffrazione, ecc.). Losviluppo dellanalisi ha infine consentito di tradurre in forma matematica il primitivo modello dipropagazione delle onde meccaniche e di riconoscerlo nella forma delle equazioni del campo elet-tromagnetico di Maxwell. Questo riconoscimento, unito al fatto che i risultati delle misure speri-mentali rivelavano una coincidenza fra velocit della luce e delle onde del campo elettromagnetico,ha infine consentito di riconoscere la luce come parte delle radiazioni elettromagnetiche, riducendocos linsieme dei fenomeni luminosi a un caso particolare della fenomenologia elettromagnetica elottica ad un capitolo dellelettromagnetismo.


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Lintreccio fra la moltitudine di piani diversi, che in una prospettiva costruttivistacaratterizzano la messa in atto di tale approccio come processo di mediazione cultura-

le e didattica, rende inevitabilmente complessa questa esplicitazione. Ci sembra che,aldil di q

Bertacci- Italia Scien

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