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Didattica della Fisica

stato: progetto in fase di svolgimento

Inizio: lezione-spettacolo la fisica nella vita di tutti i giorni

Domanda di ricerca: professori di liceo

Ricercatori: Franco Bagnoli, Christian Tarchi

Ricerca: Francesca Nerattini, assegnista di ricerca

Riassunto breve:La fisica è una materia difficile, e il suo insegnamento lo è ancora di più. Con questo progetto intendiamo validare una procedura per lo sviluppo di questionari che possano essere un utile strumento didattico per studenti di scuole superiori e primo anno di università. Inoltre, il progetto prevede la produzione di video didattici su argomenti di meccanica di base, in cui si mostrano semplici esperimenti riproducibili a casa con materiale comune. L’uso combinato di tests di valutazione dell’apprendimento, materiale multimediale e possibilità di riprodurre in prima persona gli esperimenti a casa, offre allo studente uno strumento di apprendimento multicanale con un coinvolgimento attivo, e permette al docente di avere un kit didattico di semplice applicazione, favorendo il passaggio da didattica delle conoscenze a didattica delle competenze.

Descrizione:

L'insegnamento della fisica, e più in generale delle discipline STEM, presenta delle difficoltà intrinseche connesse all'incapacità dello studente di conciliare l'intuizione fisica innata, legata in parte alla fisica aristotelica (Rovelli 2015) e basata su euristiche disomogenee (Kahneman 2011), con il metodo "newtoniano" insegnato a scuola.

Il mondo che ci circonda è basato sui principi fisici che studiamo a scuola, ma la loro corretta individuazione è ostacolata dal conflitto tra le nozioni “apprese” e il modulo di fisica intuitiva che l’essere umano, così come molti altri animali, possiede fin dalla nascita (Chiandetti and Vallortigara 2013; Hespos and van Marle 2012).

Questa fisica intuitiva è quella che usiamo nella vita di tutti i giorni, legata ad una fisica di stampo Aristotelico, dove le forze sono legate al concetto di intenzionalità (utile in natura per distinguere intuitivamente oggetti animati da oggetti inanimati) e i corpi in caduta sono dominati da attrito viscoso (per cui un masso raggiunge il suolo più velocemente di una piuma). L’evidente contrasto con la fisica newtoniana insegnata a scuola richiede allo studente un doppio sforzo per apprendere questa disciplina: da una parte demolire le “misconcezioni” (concezioni ingenue che assomigliano a delle vere e proprie teorie, con tanto di dati osservativi a supporto) dovute all'applicazione dei moduli di fisica innata (o almeno contestualizzare quando usare, con un certo sforzo mentale, la fisica appresa a scuola e quando lasciare agire i moduli intuitivi, veloci e facili), e dall'altra il vero e proprio apprendimento delle nuove nozioni.

Nell'ambito del progetto di ricerca, intendiamo sviluppare e validare un questionario capace di individuare le concezioni ingenue più diffuse tra gli studenti. Tale questionario servirà come punto di partenza per lo sviluppo di un vero e proprio tool didattico per monitorare il grado di apprendimento degli studenti andando oltre la mera capacità di risoluzione di un esercizio “da esame” (da didattica delle conoscenze a didattica delle competenze) e per favorire lo sviluppo del pensiero scientifico tramite il dibattito in classe sui temi trattati. Comprendere i processi mentali e gli "intoppi" che rallentano l'apprendimento dello studente potrà aiutare il docente ad identificare gli argomenti da approfondire e fornirà uno strumento efficace per sviluppare una spiegazione che origini direttamente da quello che per lo studente è percepito come poco chiaro. Il contenuto del test è stato sviluppato dal Prof. Franco Bagnoli, professore ordinario presso il Dipartimento di Fisica e Astrofisica dell’Università degli studi di Firenze. Grazie alla partecipazione del Dott. Christian Tarchi, ricercatore del Dipartimento FORLILPSI (https://www.forlilpsi.unifi.it/) esperto in psicologia della formazione e dell’educazione, il questionario è stato sviluppato prestando particolare attenzione ai processi cognitivi coinvolti e il progetto prevede l’impiego di griglie di valutazione delle attività e autovalutazione da parte degli studenti stessi. Il questionario e le istruzioni per studenti delle superiori e universitari sono disponibili online alle pagine: https://didattica.complexworld.net/fisica-e-apprendimento/studenti-universitari e https://didattica.complexworld.net/fisica-e-apprendimento/docenti-di-istituti-superiori.

In particolare, in questa prima fase del progetto, intendiamo sottoporre agli studenti un questionario a domanda aperta che ci permetta di "catturare" le misconcezioni più comuni, ovvero i pattern di errore diffusi basati sul modulo di fisica intuitivo. Le risposte saranno analizzate da un team costituito dal Prof. Franco Bagnoli, dal Dottor Christian Tarchi e dalla Dottoressa Francesca Nerattini, assegnista di ricerca per il progetto, con il fine di sviluppare "risposte tipo" che possano essere usate in futuro in un questionario a scelta multipla per la valutazione dell'apprendimento. Inoltre, le domande del test saranno utilizzate come spunto di partenza per una discussione in classe, stimolata e supportata dal docente, con il fine di promuovere lo sviluppo del pensiero scientifico.

Per quanto riguarda la produzione dei video didattici, stiamo sviluppando una serie di filmati che analizzano semplici problemi legati a fenomeni osservabili nella vita di tutti I giorni, con lo scopo di avvicinare gli studenti alla fisica mostrando esempi tratti dalla vita comune. Gli esperimenti proposti sono di facile realizzazione e riproducibili con materiale di uso comune, così da favorire l’applicazione di metodologie di “learn-by-doing”, in cui lo studente diventa scienziato e studia attivamente il fenomeno in questione. I video potranno essere integrati come materiale didattico nelle lezioni frontali o come materiale di studio a casa, e saranno spunti di partenza per discussione in classe sui temi affrontati, in cui gli studenti si confronteranno sulle interpretazioni dei fenomeni osservati, inserendo così il metodo educativo dell’”istruzione tra pari” o “peer-instruction” in ambito scolastico. I video prodotti saranno disponibili online alla pagina: https://didattica.complexworld.net/storie.


Citazioni:

Chiandetti, C., and G. Vallortigara. 2013. “The Origins of Physics, Number and Space Cognition: Insights from a Chick's Brain.” Human evolution 28 (1): 17-32.
Hespos, Susan J., and Kristy van Marle. 2012. “Physics for infants: Characterizing the origins of knowledge about objects, substances, and number.” Wiley Interdisciplinary Reviews: Cognitive Science 3 (1): 19-27.
Kahneman, Daniel. 2011. Thinking, fast and slow. N.p.: Macmillan.Rovelli, Carlo. 2015. “Aristotle's Physics: A Physicist's look.” Journal of the American Philosophical Association 1 (1): 23-40.
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