Il contributo della ricerca in Didatticaallinsegnamento della sica: criteri per laprogettazione di nuovi materialiFrancescoMarchi2luglio2008iiIndiceIntroduzione vii1 Innovare indidattica della sica: alcuni insegnamenti dalpassato 11.1 Iprimitentatividicambiamentonellinsegnamentodellasica 21.1.1 Illaboratorioalcentro: ilprogettoPSSC. . . . . . . . 21.1.2 Lastoriadellasicaalcentro: ilprogettoPPC . . . . 31.1.3 Ilcurricoloalcentro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.2 Conclusioni: cosa abbiamo imparato, e in quale direzione muover-ci . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.2.1 Ledicolt` anellagestionedigrandiprogetti . . . . . . 61.2.2 Ilruolodellinsegnanteedellibroditesto . . . . . . . 71.2.3 Innovazione nei metodi didattici e riforma dei curricoli:ilrischiodipericolosederive . . . . . . . . . . . . . . . 82 Lacomplessit`acomesceltaculturaleedidattica 112.1 Lacomplessit` adelladisciplina. . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.1.1 Lasicacomeretedirelazionifraidee,leggi,teorie . . 112.1.2 Unastrutturaincontinuaevoluzione . . . . . . . . . . 132.2 Lacomplessit` adelprocessodiapprendimento . . . . . . . . . 142.2.1 Insegnareadorientarsiinunterritoriocomplesso . . . 142.2.2 Strutturadelladisciplinaeknowledgeorganization . . . 152.2.3 Oltreil problemsolving: margini di arbitrariet`anelladenizionediunastrutturadelladisciplina. . . . . . . 162.3 Insegnaresicainunasociet`acomplessa . . . . . . . . . . . . 18iii2.3.1 Qualesicainsegnare? . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182.3.2 Laconoscenzanelleradiinternet . . . . . . . . . . . . 192.3.3 Limpatto cognitivo delle tecnologie sulla generazionedigitale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202.3.4 Tecnologieegestionedellacomplessit` a . . . . . . . . 223 Gestire la complessit`a: la proposta di unantologia di sicaonline 233.1 Testo,ipertesto,web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243.1.1 Lipertestocomeevoluzionedeltesto . . . . . . . . . . 253.1.2 Ilwebcomestrumentoperlagestionediipertestieilrischiodiunaderivaanarchica . . . . . . . . . . . . 273.2 Versounacomplessit` agestibile: laformaantologia . . . . . . 293.2.1 Lantologiacomestrumentodidattico . . . . . . . . . . 293.2.2 Ildiscorsoscienticoedumanisticoaconfronto . . . . 303.2.3 Peculiarit`adiunantologiadisica . . . . . . . . . . . 333.3 Criteriperlaprogettazionedellantologia. . . . . . . . . . . . 353.3.1 Criteriperlasceltadeimateriali . . . . . . . . . . . . 353.3.2 Criteriperlorganizzazioneelaccessoaimateriali . . . 404 Lanalisidiuncontestosicospecico: ilmotodelpendolo 434.1 Dimensionedisciplinare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454.1.1 Peculiarit` asichedeifenomeninonlineari . . . . . . . . 454.1.2 Sulruolodelleapprossimazioniinsica. . . . . . . . . 474.1.3 Ladescrizioneenergeticaequellaspazio-temporale. . . 504.1.4 Ilpendoloeladescrizionedeifenomenioscillatori . . . 524.2 Dimensioneculturale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554.2.1 Lamisuradeltempoelorologioapendolo. . . . . . . 554.2.2 Galileo,ilpendolo,elanascitadellascienzamoderna . 564.3 Dimensionecognitiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 604.3.1 LericerchediPiagetsullaseparazionedellevariabili . . 604.3.2 Unsolosistema,moltitipididescrizioni . . . . . . . . 62iv4.3.3 LariessionediParnafeselacostruzionedeiconcettiscientici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 634.4 Bilanciodifattibilit`a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64Conclusioni 67ACalcoloanaliticodelperiododioscillazionedelpendolosem-pliceperangoliqualsiasi 71Bibliograa 75vviIntroduzioneThe starting point had to be what was then known, buthow to proceed from there had to be found by trial anderror based on experimental ndings, on those parts ofthe classical theories that seemed untouched by the oodof new experimental results, and on inspired guesses bythose faced with intractable problems.Philip Stehle,Order, Chaos, OrderConquesteparole, PhilipStehle, nellintroduzionedel suolibroOrder,Chaos, Order[1], descrivelasituazioneincui si trovavalasicasul niredellOttocento,allalbadiquelperiodocheGeorgeGamowhadenitocomeitrentannichesconvolserolasica.Quel periodo, sicuramente, `e stato caratterizzato da forti peculiarit`a rispettoal normale svolgimento della storia della sica; ed `e anche caratterizzato datratti distintivi netti rispetto ad altri momenti, pure di rivoluzioni scienticheecambiamentidiparadigma. Cionondimeno, larivoluzionecheinvest`lasicainquegli anni`esicuramentebenrappresentativadelledinamicheconcuisiesplicitailprocessodievoluzionedellasica.Inquelperiodo,leimplicazioniteorichedeinuovifattisperimentalivenneroviaviachiariteattraversounttointrecciarsi di contributi scientici. Inalcunidiquesticontributisiproponevanocostruzioniteorichesemplicatri-ci,nellequali,anchesenzacomprendereafondoilperche,sifacevanocerteassunzioni1utili acrearedei primi, rudimentali, strumenti perorientarsi1Vedi, ad esempio, la quantizzazione di Bohr-Sommerfeld.viiin un mare di fatti sperimentali non inquadrabili negli schemi allora a dispo-sizione. Inaltricontributi,invece,venivanopropostisuccessiviranamentidi questeprimecostruzioni teoriche, esenechiarivanoi fondamenti pi` uinprofondit` a.Insomma, la rivoluzione quantistica segna un prepotente ritorno di quelle di-namiche di tipo dialettico fra momenti di semplicazione e momenti di comp-lessicazione che sono lessenza ultima del continuo procedere della scienza2.Come Galileo, defalcandogli impedimenti, avevadatovitaallascienzamoderna, cos`, agli inizi del Novecento, lostessoschemametodologicodifondo `estatoalloriginediunanuova,importante,rivoluzionescientica.Questiprocessidisuccessivesemplicazioniecomplessicazionisonomoltosimili a quelli che entrano in gioco nei processi cognitivi relativi allapprendi-mentodellasica, esonoperci`ounqualcosachenonpu` oesseretrascuratonellinsegnamentodelladisciplina.Ebbene, siachelesi pensinoinchiavestoricaedepistemologica, siadaunpuntodi vistacognitivo, questedinamichesonoinlargamisuratrascuratenei tradizionali approcci di insegnamentodellasica3. Abenguardareilproblemastanel delicatopassaggiodi saperi trachi si occupadi ricercaindidattica,gliestensorideimaterialiegliinsegnanti: laformazionediquestiultimi `e riconosciuta come un problema sempre pi` u centrale nelleconomia delprocesso che va dalla produzione del sapere scientico alla sua diusione[2];perquantoriguardailibriditesto,invece, `edanotarecomelamaggiorpartedi essi sembri tenereinpocoonessuncontoi risutati dellaricercaindidattica[3].2AncheiltitolodellibrodiStehlesiriferisceproprioalsuccedersidifasidiordineefasi di caos nella scienza (in questo caso specico negli anni tra il 1895 e il 1925), che sonoil fruttodelleopposteecomplementari tendenzedi semplicazioneecomplessicazionedellopera incessante degli scienziati di ogni tempo.3Continua, infatti, Stehle ([1], pag. xii):We tend not to recognize the great successes of theories that had to be aban-doned in the light of later information but that were very valuable synthesesof what was than known. The textbooks do not dwell on the false trails andfalse starts along what turned out to be the road to the future..viiiPotremmoallorariferire lafrase di Stehle, riportataalliniziodel capito-lo, allasituazionecheabbiamoappenadescritto: `eilmomentodiesplorarenuovepossibilit` adidattiche,conprocedimentiditrialanderror,dicercardi scoprirenuovesoluzioni, anchebattendoinmodocoraggiosovieinesplo-rate(come, permantenereil parallelismoconlarivoluzionequantistica, fucoraggioso latto di disperazione con cui Planck introdusse nel 1900 il con-cettodiquanto),pertradurreinumerosimaterialidellaricercainproposteconcretepergliinsegnantieleditoriascolastica.Inquestatesi si intende fornire uncontributonelladirezione di colmarequestogaptraricercaindidatticaededitoriascolastica: nellospecico,oggettodellatesi `eunostudiodi fattibilit`adi unaantologiadi sicaon-line.Lideadi fondo`echei numerosi tentativi chesonostati fatti perrinnovarelinsegnamentodellasicahannospessomostratofortilimiti,perchetroppoestremi,daduepuntidivista:dal puntodi vistadei contenuti leproposteavanzatesi sonorivelateoradicalmenterivoluzionarie,osostanzialmenteconservatrici,pi` uchealtrooperazioni di facciata(comegli inserti biograci egli appro-fondimentiintestidallimpiantoassolutamentetradizionale).dal punto di vista della portata della proposta queste si sono concretiz-zateocomeprogetti di cos` vastaportatadarisultarepraticamenteingestibili (PSSC etc.), o troppo modesti per risultare davvero incisivi.Ormai numerosericercheindidatticadellasicahannoprodottoevidenzesullimportanzadi momenti di veroapprofondimentodelleideedellasica,anche daunpuntodi vistainterdisciplinare (storico, losoco, . . . ): talimomenti sononecessari tantoper superareledicolt` adegli studenti conladisciplina(misconcezioni,scarsecapacit`adiproblemsolving,. . . ),siapertrasmetternelorounimmaginepi` ucompletaedintegratarispettoagli al-trisaperidisciplinari,siapermotivareestimolarelattenzionedicolorochepossono essere coinvolti per vie di accesso diverse da quelle strettamente vin-colateaicontenutiemetodidellasica.ixValuteremoquindicomepoterdarespazio,rispettoagliargomentitradizio-nali del curricolo (ma non a loro discapito), a materiali in grado di costituireun approfondimento in tal senso; cercheremo poi di individuare dei criteri concuiselezionaretemi,ideeeargomentichepossanoessereconsideratiecaciin relazione allobiettivo di una una signicativa formazione scientica,e deicriteriperpoterliorganizzareecoordinarefraloro.Inne, analizzeremoalcuni aspetti pratici relativi al formatodadareatalimateriali: poiche in unantologia la pluralit` a di chiavi di lettura dei testi `e unodegli aspetti centrali, cercheremo di capire come si possano far respirare levariedimensioni(disciplinarieinterdisciplinari)secondocuisisviluppanoecoordinanoivaritesti,evitandoquellappiattimentochecaratterizzaiman-ualiscolasticitradizionali.Aquestoproposito,giungeremoadindividuarenellenuovetecnologie(iper-testoe web) unostrumentopreziosoper limplementazione dellamultidi-mensionalit` a che caratterizza i materiali raccolti, e in grado di consentire unaccessoindividualizzatoaisaperidisciplinari,ealcontempopi` uprofondoearticolato.xCapitolo1Innovareindidatticadellasica: alcuniinsegnamentidalpassatoIprimi tentativi consapevolidi intervento, rispettoametodi econtenutitradizionali di insegnamento della sica nella scuola secondaria, si ebbero nelsecondo dopoguerra, quando vennero varati alcuni grandi progetti, fra i qualii pi` u imponenti, in quanto a portata e sforzi profusi (in termini di investimen-ti economici enumerodi soggetti eassociazioni coinvolte), furonoil PSSC(PhysicalScienceStudyCommittee)eilPPC(ProjectPhysicsCourse)1.Abbiamo detto tentativi consapevoli, nel senso che coloro che vi erano coin-volti avevanopostodegli obiettivi daraggiungerebendeniti, individuatostrategie e costruito strumenti per raggiungerli. Si trattava, per`o, di progettichenonpotevanofar tesorodi indicazioni di ricerca, dal momentochelaricercaindidatticadellasicaeraunsettorechedovevaancoranascere, ei pionieri coinvolti nellosviluppodi questi progetti erano, perlopi` u, sici diformazioneediprofessione2.1Si prendonoinconsiderazionequesti dueprogetti inquantoemblematici permoltipuntidivista: buonapartedelleosservazionichefaremorispettoadessipossonoessereestese a molti dei grandi e piccoli progetti sviluppati negli anni successivi; a tal proposito,si vedano, ad esempio [4]-[19].2Il primo di questi progetti, il PSSC, si svilupp`o soprattutto negli anni fra il 1956 e il1960, presso lUniversit`a di Boston, mentre `e del 1960 il primo Congresso Internazionale1IndubbiamentePSSCePPCgiocaronounruolofondamentalenellanascitadella didattica della sica come settore di ricerca, come testimonia soprattut-tounacertaanit`afraleprimetematicheoggettodistudidiquestonuovosettore di ricerca e certe linee guida che avevano caratterizzato questi grandiprogetti,comeadesempio:tendenzaaspostarelaccentodaisolicontenutiaimetodidellasica;ricerca di un punto di equilibio fra studioteorico e attivit`asperimen-tale;ruolodellastoriadellasicanellinsegnamentoe,pi` uingenerale,rap-portodellasicaconledisciplineumanistiche.NonostantePSSCePPCpossanoapparirci oggi, allalucedei risultati del-laricercaindidattica, proposteperalcuni aspetti datate, `einteressanteripercorrerne in breve le linee essenziali,mettendo in luce le principali ries-sionichegliesitidiquestiprogettihannostimolatonellambitodellaricercaindidattica.1.1 Iprimi tentativi di cambiamentonellin-segnamentodellasica1.1.1 Illaboratorioalcentro: ilprogettoPSSCIl progetto PSSC nacque, nella seconda met`a degli anni Cinquanta, da unideadelprof. JerroldR.Zacharias,alloradocentedisicaalMIT,inunperiodoincuigliesitidelsecondoconittomondiale, eilruolocheinessoavevanoavuto la tecnologia e la scienza, erano ben presenti allattenzione di coloro cheerano alla guida delle grandi potenze, e delle elites intellettuali che dovevanoindirizzarne lo sviluppo, anche attraverso la formazione di nuove generazionidiscienziati[20].EinquestoclimacheilPSSCsiarticol` olungounaseriedilineeguidachesullInsegnamento della Fisica, svoltosi a Parigi sotto legida dellUnione Internazionale diFisica pura e applicata (IUPAP), nonche dellUNESCO e dellOCSE.2dovevano, inultimaanalisi, concorrereallaformazionedi unostudentechepensasseesicomportassecomeunoscienziatodiprofessione3.Nelcomplesso,ilprogetton`percaratterizzarsiperilfortespaziodedicatoallattivit` asperimentaledilaboratorio. DaunlatovariconosciutoalPSSCil meritodi averrivoluzionatoil mododi concepireil laboratorio, edi averstabilito, inquestosenso, unnuovostandard: nonpi` ulesperimentovistocomevericadileggidedotte,osemplicementeproposte,inclassichelezioniexcathedra;macomestrumentodindagineprincipe,attraversoilqualesiscopronoleleggidellanatura.Daltrocanto, comeillustratoinvariarticolidirassegna(vedi, adesempio,[20]), alcuni punti deboli di tale progetto si sono rivelati chiaramente a distan-zadiqualchetempo. Aldil` adelgrossoimpegnoeconomicoelogistico,unadelleprincipali lezioni cheil PSSCci halasciato`echenonesistonoobiet-tivi didattici validi inassoluto, ovunqueesempre; inparticolare, quellichequestoprogettosi erapressati, appaionooggi fortementelegati aduncontestostorico-politicoormaisuperato4.1.1.2 Lastoriadellasicaalcentro: ilprogettoPPCIl progetto PPC (Project Physics Course) nacque, negli anni Sessanta, comesviluppodi unideadi JamesRutherford, professoredi sicaesciencesu-pervisorinunascuolasuperioredellaCalifornia; lementidel progetto3I principali strumenti individuati per raggiungere questo scopo erano: presentarelasicacomeuna. . . integratedintellectual activity, notasasetofmechanical rules for solving problems . . . [20]; rietterelospiritodiindaginedellascienza, incuisialateoriachelesperimentosono visti come processi di successiva approssimazione, e non ci sono verit`a date odenitive; attenzione ai metodi trasversali a tutti gli ambiti della sica: ordini di grandezza,cambio di scala . . . ; la natura particellare delluniverso come tema unicante.4Nel citato articolo di French [20], si osserva che: Physics teaching in the high schoolshas(or shouldhave) abroaderaim thantopreparefuturescientistsfortheiruniversitycareers.3furono lo stesso Rutherford, Gerald Holton, professore di sica ad Harvard estudioso di storia della sica,e il professor Fletcher Watson,science educa-tordigrandeesperienza;comeperilPSSC,ilnumerodipersonecoinvoltenelprogetto,crebbevertiginosamenteneglianni.Il PPC nacque innanzitutto perche si sentiva lesigenza di un corso da aan-care al PSSC: un solo corso nazionale per linsegnamento della sica era, perlNSF, troppopoco. Cheil PPCnacquecomerispostaal PSSC`etestimo-niatodaquesteparole,trattedallintroduzionealledizioneitalianadel1978([17]):Da una parte si fa un diverso uso del laboratorio [nel PSSC, rispet-to ai corsi tradizionali], dando la prevalenza ad esperienze esegui-tedirettamentedagli allievi, mentreil numerodelleesperienzeeseguitedallinsegnantedallacattedravienemoltoridottoeinalcunicasisiarrivaadabolirlecompletamente.. . . [Il metodo di lavoro] presenta per` o notevoli limiti, poiche tendead isolare lo studio della sica da un discorso culturale complessi-vo e ad aumentare il distacco tra il lavoro che si svolge in labora-torio, dovelallievohas` uncomportamentoattivoecriticomatendeancheadisperderelasuaattenzioneversomolti problemilimitati e contingenti, e il momento della generalizzazione teorica,che rischia di rimanere astratto e dogmatico. La seconda linea disviluppo, a cui accennavamo prima, nasce proprio dalla necessit` adi colmarequestodistaccoedi mettereinevidenzai contenuticulturali della scienza. Essa si sviluppa dalla constatazione cheleideedellasicanonnasconoinlaboratorio, madauninter-azionemoltocomplessatraproblematicascienticaesituazioneculturaleesociale.Il PPCnasce perci` oanche conlintentodi supplire aquelle carenze chesi riscontrarononel PSSC, nel qualegranpartedegli sforzi, edei materia-li prodotti si concentraronosullaspettosperimentaledellasica. Nel PPCtrovano invece maggior spazio materiali dedicati a fornire una visione pi` u mul-4tiprospettica e armoniosa della sica, i Readers: books of readings, for eachof the units, the content ranging from biography to engeneering applicationstopoemsreferringtoscience[21].1.1.3 IlcurricoloalcentroItentativi di rinnovamentonellinsegnamentodellasicanonsi sonocertoesauriticoniduegrandiprogettidicuiabbiamoappenaparlato. ApartiredaglianniOttanta, ilsettorediricercaindiatticadellasicahaavutounanotevoleesplosioneemoltilonidiricercasonoandativiaviadelineandosi.Unimportantelonedi ricerca`estatoquellolegatoai tentativi di ristrut-turazionedel curricolodi sica([22], pag.139). Lavastit` adi argomenti af-frontatineicurricolitradizionali, infatti, eravista, daalcuniriceratori, elo`e tuttora, come un possibile ostacolo ad una profonda comprensione dei con-cetti,delleleggiedelleteoriedellasica: undesideriodiarontaretuttigliargomentistandardnisceinfattipersoppiantarelaspintaadapprofondireveramente gli argomenti arontati. Insomma , la quantit`a come nemica dellaqualit`a.Cos`, alcuneproposte, allinsegnadi slogancomelessismore[13], sonostate delineate nella direzione di operare dei tagli rispetto ai programmitradizionali ([23], [16], [18]), omettendoalcuni argomenti che, per qualcheragione,potevanoessereconsideratidiimportanzamarginale.Ad esempio, in un recente articolo pubblicato sullAmerican Journal of Physics[23], Andrew Elby, riferendosi ad una sperimentazione didattica mirata a darmaggiore spazio ad aspetti epistemologici connessi con lapprendimento dellasica,nonesitaadire:[...] butweskippedmomentum, oscillatorymotion, electricpo-tential,electriccircuits,magnetism,andallofmodernphysicsAltri tentativi di riforma sono invece andati in una direzione diversa: non unariduzione dei contenuti, ma una ristrutturazione del tradizionale program-madisica(operlomenobuonapartediesso)inmodoalternativorispettoallaclassicaorganizzazionedeicontenuti(vettori, meccanica, termodinami-ca,elettromagnetismo. . . ).5Adesempio, nel progettoKPC(KarlsruhePhysicCourse), lideaguida`estataquelladimodernizethephysicssyllabusbyeliminatingobsoletecon-cepts,restructuringthecontentsandextensivelyapplyinganewmodel,thesubstancemodel[8]. ComeilKPC `eorganizzatoattornoadunmodello,ilmodellodisostanza,cos`sononatepropostediristrutturazionedeicur-ricoli, organizzandoli attorno ad idee centrali della sica, come ad esempio leleggidiconservazione[16].1.2 Conclusioni: cosa abbiamo imparato, e inqualedirezionemuoverci1.2.1 Ledicolt`anellagestionedigrandiprogettiIl progettoPSSCnacquecomeunmassiveandcoordinatedteameortofthe kind that had been so successful in major scientic projects - such as thedevelopmentofradar-duringWorldWarII([20]); ancheil PPC, comeilPSSC, richieselinvestimentodi unagranquantit` adi fondi edi tempoperpotersisviluppare,ecoinvolseunnumerodipersoneenorme.Daunlato, linterazionefraungrannumerodi persone, spessoprovenientidaambitidiversi,econcompetenzediversicatewasanidealcombination- Jim[Rutherford], anexcellent highschool teacher; Fletcher [Watson], atopscienceeducatorwhowoludtakeon, forexample, theevaluationoftheseveral pilot editions revised, year byyear, for severaleyears; andmyself[Gerald Holton],to keep eneye on getting the physics and history of scienceright [21];daltro canto,per`o,la gestione di simili progetti,soprattutto perquandoriguardalapossibilit` adi sfruttare appienolavariet`adi materialiprodotti (lmati, attrezzature sperimentali, letture supplementari . . . ), sirivel` ounimpresamoltoardua. Inoltre, unadelle variabili fondamentali,lavariabileinsegnanti, si rivel` oparticolarmentecritica: nonci si potevalimitareaprodurremateriali ricchi estimolanti, maeranecessarioformareinsegnanti in grado di poterli gestire. Insomma, oltre a notevoli costi di avvio,tali progetti necessitavano di forti investimenti in itinere per essere mantenuti6in vita; uno dei proncipali curatori del PPC, Gerald Holton, individua infattinel taglioai nanziamenti allascienzasottolapresidenzaNixonunadelleragionidicrisidelPPC[21].1.2.2 IlruolodellinsegnanteedellibroditestoAltro importante insegnamento dei progetti PSSC e PPC `e stata la consape-volezza che le competenze richieste ad un insegnante per sfruttare al massimolepotenzialit` a, elaricchezzadei materiali proposti, sonomoltoalte, moltomaggiori di quellerichiesteperuncorsotradizionale: siaintermini disci-plinari, sia, ingenerale, intermini organizzativi. Questo, siaacausadellagranquantit`adei materiali proposti, siaacausadellalorovariet`a: lmati,schedediapprofondimento,esperimentidilaboratorio. . .Eallorachecisichiede([21]):Bynow, anobviousproblemwill haveoccurredtoyou: Howinheavensnamecanateacherhandleall thiswealthwithhisorherusualmediocreorevengoodpreparation?Aquestadomanda, tuttavia, `e necessariotrovare unarisposta, vistoche([20]):Finally,andnotsurprisingly,theyearshavemadeclearthatthecrucial ingredient for the success of any educational innovation istheclassroomteacher.Adispettodilmati,esperienzedilaboratorioesimili,([20]):. . . whatonecomesbacktoagainandagainisthedominanceofthetextbook. Thereasons arefamiliar: it is relativelycheap,itdenesaready-madepathfortheinstructoranditentailsnoexpensiveinvestmentforclassroomspaceorequipment.71.2.3 Innovazione nei metodi didattici e riforma deicurricoli: ilrischiodipericolosederiveI grandi progetti di revisione dellinsegnamento (PSSC, PPC e KPC) ci hannomostratocometentativi troppodecisi rischinodi radicalizzarsi suposizionidicilmentecondivisibilialargospettroedidiciletrducibilit` ainclasse.Sullaltrofronte, i progetti di ristrutturazionedei curricoli si sonocaratte-rizzati per sceltealtrettantoforti, chehannocomportatoleliminazionediargomenti facenti partedei piani di studiotradizionali, olalororiletturasecondopunti di vistamoltoparticolari. Questeproposte, spesso, edem-blematico `e il caso del KPC, sono il frutto di riessioni maturate in un climadi stretta interazione fra ricerca in didattica e ricerca in sica; in particolare,nel caso del KPC, si `e trattato del tentativo di trasposizione, a livello di scuo-lasecondaria, di alcuneideeerisultati dellericerchedellascuolatedescadiFalkecolleghi[9]5. Elegittimodubitarechesipossaricostruirelasicaintornoalconcettodisostanza,eancordipi` ucheunpianodistudiarti-colatoattornoatalemodellopossaaverelastessaecaciadidatticadiunotradizionale.Riguardolapossibilit`adiriorganizzazioneinternadellasica,ascopididat-tici,si `eespresso inmodocritico Strnad,inunarticolodicriticaalprogettoKPC,pubblicatosullEuropeanJournal ofPhysicsnel2000[9]. Sceltecomequelledel KPCsembranodeboli, inquantopoggianosuunavisionedellasica come un insieme di conoscenze facilmente riorganizzabili secondo nuovischemi concettuali, trascurandoleintricatevicendestorico-epistemologichechehannoportatoallacostruzionedellasicacos` come`eoggi, echealtronon`echeunaprovvisoriacristallizzazionedi ideeeteorie, suscettibiledicambiamentiallalucedinuovifattisperimentaliorivoluzioniconcettuali6.5Qualcosa di simile si pu`o dire riguardo alla proposta di Curtis di reinventare linseg-namento della sica sulla base di concetti e metodi che hanno conosciuto un forte svilupponella sica atomica [?].6Riportiamo di seguito alcune linee di un articolo di Herrmann [8], uno dei principaliricercatori impegnati nel KPC, illuminanti riguardo lo spirito di fondo del progetto:The historical development of physics has followed an intricate path. Whenteaching, wehaveinthepastimposedthispathonourstudents, altough8Perquantoriguardainveceilrapportotrasica,storiadellasicaedidatti-ca,`eparticolarmenteinteressanteunarticolodi EyloneReif[24], incui siillustranoi risultati di alcunericerchesperimentali chemostranounanettacorrelazione fra le strutture gerarchiche secondo cui sono organizzati i mate-riali sottoposti allo studio degli studenti, e le conoscenze/competenze da essiacquisite: se nella presentazione si privilegia un approccio di tipo storico, glistudentiavrannomaggioricompetenzeintalsenso,senzamostrarepartico-lari beneci su un piano strettamente disciplinare; viceversa, se si privilegiaunapprocciodisciplinare, lecompetenzedi tipostorico-criticosarannope-nalizzate. Inaltri termini [24]: nohierarchical organizationisuniversallysuperiorforalltasks.Allalucedelleriessioninquifatte,sembrapossibileconcludereche`ean-coraoggi, pi` uchemai, apertoil problemadi quali materiali siaopportunoprogettare(quali contenuti, sceltedi base, formati)anchequesti possanocontribuire in modo signicativo alle pratiche dinsegnamento: materiali cheal contempo tengano conto di risultati della ricerca in didattica della sica edellarealt`adellascuola.La nostra proposta didattica di unantologia di sica online,come illustrere-monei prossimi capitoli, cercadi dareuncontributoadarontarequestoproblema.there are shorter and easier ways of achieving the same goals. We have triedto eliminate such historical burdens from the physics syllabus.910Capitolo2Lacomplessit`acomesceltaculturaleedidatticaIn questo capitolo saranno illustrati alcuni aspetti che riteniamo irrinunciabiliperpoterrinnovarelinsegnamentodellasicaecontribuireinmodosigni-cativoalladiusionedellaculturascientica.Nel formulare la nostra proposta didattica, ci baseremo soprattutto su alcunirisultati di ricerca che, quasi in controtendenza rispetto a quanto si `e ritenu-to per molti anni, mostrano come lapprendimento di questa disciplina possaesserfavoritoarontandoinmodoopportunoeconsapevolelacomplessit`arelativaalladisciplinastessa, allesuerelazioni conaltri campi del sapereeaiprocessicognitivicoinvoltinelsuoapprendimento.2.1 Lacomplessit`adelladisciplina2.1.1 La sica come rete di relazioni fra idee, leggi,teorieLariessionesullanaturacomplessadel pensieroscientico(edellasicainparticolare)`edivenuta, negli ultimi anni, unargomentosemprepi` ucen-11tralenellaricercaindidattica; questariessione`edivenutaunesigenzaperrispondereadomandecomeleseguenti([25]):Qual`eil tipodi messaggiochepermettedi passare, insiemeal-linformazione, strumenti culturali cheaiutinoi cittadini adori-entarsi in questo mondo sempre pi` u dispersivo e complesso?Qual`elasogliadisemplicit`asottolaqualelaconoscenzascienticasiriduceadunabanalecollezionedi nozioni incui sparisceil sen-socomplessivodel pensieroscientico? E, soprattutto, quanto`eperseguibile, oggi, lobiettivodi trasmettereil messaggiocherietteresullascienzapercapirlapu` oessereunimpresaaasci-nante che vale la pena intraprendere, anche se richiede attenzione,pazienzaefatica?Lascienza`ecomplessasiaalivellodi contenuti, siaalivellodi dinamichedi costruzione. Nascondereagli studenti talecomplessit` asignica, inuncertosenso, nondarloroloccasionedi intuirechecosasialascienza, nedi cimentarsi condicolt` achepotrebberostimolareintellettualmentee/ofavorireunrealepercorsodi crescita. Ma, ovviamente, occorreindividuaredei modi anchetalecomplessit` asiadalorogestibile. Unmodellodi ri-costruzionedidatticadellasica, cheesplicitamenteintendesottolinearelavalenza culturale della sica come disciplina complessa, `e quello elaborato daungruppodiricercaisraeliano,guidatodaIgalGalili.Essi sottolineano come la sica, in quanto disciplina, sia denita da un oriz-zontedisciplinare(ovverodei conni, piuttostonetti, chelaseparanodaaltredisciplineinquantoaoggettodiindagine,obiettiviemetodi)edaunastrutturaedelleregoleinterne,([26],pag.238):[...] whatmakesanaggregateof knowledgeadiscipline? Thatsomething should be related to all of its components. That some-thingisthestructureofthediscourse(anarrangementofstate-ments inahierarchical andmeaningfullyrelatedmanner) thatestablishesadiscipline.Linsiemedellerelazioni fralegrandezzesiche, siavistoallinternodeglispecici domini incui `etradizionalmentesuddivisaladisciplina, siavisto12inmodotrasversalerispettoadessi, `emoltotto, enon`efacile(eforsenemmenopossibile)proporneunaricostruzioneunivoca. Proprioperquestomotivo la prima forma di complessit`a che riteniamo sia importante prendereinconsiderazionesorgeallinternodelladimensionedisciplinare.2.1.2 UnastrutturaincontinuaevoluzioneInrealt`a, `epossibiledimostrarecomelasicasiastrutturabileintantimodi diversi: ogni possibile struttura ha un valore che dipende dai ni che sipropone, ed una validit` a che `e destinata ad evolversi nel tempo (emblematicalarotturasicaclassica-sicamodernaelarivoluzionechehacomportatointermini di gerarchiefraconcetti). Per comprenderelepeculiarit`adellasicacomedisciplina,elerelazionitralesueidee,diventaalloraopportunoaccendereunadimensioneculturale, eventualmentechiamandoincausara-gioniemetodichepertengonoancheadaltridominidelsapere(losoasututti),e contesti storico-culturali complessi. E a questo che Galili e colleghisi riferisconoconil terminedisciplina-cultura; ed`ecos` chesi manifestaunaformadicomplessit` adaricondurreadunadimensioneinterdisciplinaredellasica[26]:The existence of several complementary structures without a uni-edhierarchychallengesthemaintenetofthestructuralistdog-ma(unique nucleus, unique all-embracingstructure) regardingphysics, whichloses its imageof aformallyrigid, uniquecon-struct. Thisphysicsmightseemlesswholeorevenlessscien-tictosomepeople.In ogni caso, prosegue Galili, questo non signica che la sica sia una babeledi conoscenze non corrrelate tra loro;semplicemente,i legami che sussistonononsononeimmediatinebanalmenteindividuabilidaglistudenti[26]:Forexample, theconictingpicturescreatedbymechanicsandthermodynamics are related (but not reconciled) by means of sta-tistical physics, which incorporates elements of mechanics, as well13as such from thermodynamics. Classical and relativistic mechan-icscouldberelatedbyweakrelativisticapproximation. Similar-lyquantummechanicshasaquasi-classicalapproximationinitsarsenal.2.2 Lacomplessit`adel processodiapprendi-mento2.2.1 Insegnare ad orientarsi in un territorio complessoLa complessit`a dei contenuti disciplinari si riette in modo deciso sulla natu-racomplessadelprocessocheportaallaloroacquisizione.Ancheunconcettoelementaredisica(velocit` a, accelerazione, campo...)`e per lo studente che apprende il risultato di un complesso ed incessante pro-cessodiastrazione,analisieconfrontotrafenomeni,analisiesintesidiideeeconcettiprecedentementeelaborati,ranamentisuccessividelleteorie. Inun recente articolo, diSessa [27] parla a questo proposito di hyper-richness,distinguendounainitial hyper-richness, propriadegli studenti, edel mo-doincui essi arontanosituazioni econtesti sici complessi1, eunanalhyper-richness, propriadegli esperti, incui i concetti areinherentlyrich,andrequireextendedlearningsoastoberobustlyapplicableacrosstherel-evantscienticrangesof use[27]. Insomma, i processi di costruzionedelsapere scientico si condensano in un qualcosa (concetto, legge, teoria) chepertantorisultaintrinsecamentericcodisfumatureesfaccettature,cheles-perto nisce spesso per dimenticare2, ma che immancabilmente si presentanonel momentoincui lostudentesi trovacoinvoltonel processodi apprendi-mento.La ricerca in didattica, negli ultimi anni, si `e sempre pi` u concentrata sullanal-isi di queste problematiche, in cui la complessit` a pu` o originarsi da un singolo1Pi` upropriamente, diSessaparladi: (1)situational hyper-richness, wheresituationssupport many dierent interpretations; (2) parametric hyper-richness, where students aresensitive to dierences that, eventually, they will need to learn to ignore or see through.2Si pensi allopera di Mach, che ha analizzato ed esplicitato alcuni assunti della teorianewtoniana, la cui problematicit`a era stata messa in secondo piano per moltissimi decenni.14concetto,daunterritoriocomplessoincuiunafenomenologiasingolapu`oesserelettadapi` uprospettive[27]e/odalconfrontofrateoriecontrapposte[28].E cos` che fenomeni anche apparentemente semplici agli occhi di un espertosiconguranocomeestremamentericchieproblematicinelmomentoincuiliandiamoaleggerecongliocchidichistaapprendendoladisciplina[27]:...apendulumis simpleinthat it is alinear system, andithardlyconsistsofmanyparts. Still, epistemologically, oscillato-rymotionmaybeexperiencedbystudentsascomplexterritory,being a tangle of alternative aspects on which to focus attention.This section presents an approach that brings this complexity in-toplaybyengagingstudentsinactivitiesinwhichtheyneedtogureoutrelationsandtocoordinatemultiplefoci of attentioninordertoachievecoherentunderstandingofthephenomena.Il problema della didattica, quindi, pu`o esser visto come quello di individuarecriterinonpereliminarelacomplessit`a,mapergestirla[52]:Learninginvolves coordinatingperceptionandconceptioninacomplexterritory, notbysimplifyingtheterritory, butbyorga-nizingwaysoflookingatthatterritory2.2.2 Strutturadelladisciplinaeknowledgeorganiza-tionSe, daunlato, il singoloconcettosico, eil singolocontestofenomenologi-co,comeabbiamovisto,possonoesseresedediunaimplicitacomplessit` a,amaggiorragioneessasimanifester` anelmomentoincuisiprendainconsid-erazionelastrutturadelladisciplinasuunascalapi` uestesa.Dellarelazionefrastrutturadelladisciplinaecapacit`acognitivedegli stu-denti si`eoccupatalapsicologiacognitivadatempo; pi` uspecicamente, si`eindagatalarelazionetralestrutturesecondocuilaconoscenza`eorganiz-zatanellamemoriadiunindividuoelasuacapacit`adiorientarsiindominisemanticamentericchi,comecertamentelo `elasica[29],[30],[32].15Lericerchecitatesisonofocalizzateprincipalmentesulrapportotraknowl-edgeorganization3ecapacit` adi problemsolving, mostrandocomelamerapresenzadi conoscenzesiaunacondizionenecessaria, manonsempresu-ciente per il raggiungimento di risultati soddisfacenti in termini di capacit` a disoluzionedisituazioniproblematichecomplesse. Infatti,lapresenzadicerteconoscenzenonimplicaautomaticamentelacapacit` adirichiamarlenelmo-mentoincuiquestosiarichiesto: inquestocompitodirecuperogiocaunruolo fondamentale il modo in cui la conoscenza `e organizzata nelle strutturementali dellindividuo[33]. Questi risultati di caratteregeneralevalgonoinparticolare per la sica, ambito di indagine che ha focalizzato lattenzione diricercheincui si`enotato, conformementeal quadrogenerale, chestudentiabilinellattivit` adiproblemsolvingdispongonodischemidiclassicazionedeiproblemipi` ucompletiedadeguati[29].2.2.3 Oltreilproblemsolving: marginidiarbitrariet`anelladenizionediunastrutturadelladisciplinaFrairisultatidellericercheprecedentementecitate,particolarmenteinteres-sante `eilfattocheicosiddettiesperti,inmolticasi,abbianoriportatopun-teggi relativamente bassi nel compito di classicare problemi secondo schemirisolutivi. A talproposito,dobbiamo tenere inconsiderazione che gliespertidispongonodi unavisionedei fenomeni dellelettromagnetismo(eraquestolambito delle ricerche condotte) sicuramente pi` u ampia rispetto a quella deinovices, e le loro conoscenze includono leggi e concetti pi` u generali e astrattidi quelli insegnati a studenti del primo anno (era questo il target cui era statosomministratoiltest).Pertanto le categorie concettuali a cui essi fanno riferimento possono essere3Preferisco dora in poi mantenere il termine inglese: le due possibili traduzioni orga-nizzazione del sapere ed organizzazione della conoscenza hanno, a mio avviso, sfuma-ture leggermente diverse: la prima sembra riferirsi ad una presunta organizzazione uni-versalmente valida, enciclopedica del sapere umano; la seconda richiama maggiormentelorganizzazione mentale di ciascun individuo, intendendo appunto per conoscenza lin-siemediconoscenzedelsingolo. Perci`o,usandoiltermineoriginale,intendiamoriferirciad entrambe queste sfumature.16pi` u generali, o, comunque, non coincidere con quelle considerate come metrodiriferimentodapartedegliautoridellarticolo.Insecondoluogo,poi, `edanotarecomeogniprocedimentodiclassicazionesiasempreinqualchemisurasoggettivo, dalmomentochelecategoriecon-cettuali adottatedaunindividuopossonononcoincidereconquelledi unaltro; inparticolare`e importante sottolineare come le categorie adottatedagli autori faccianoesplicitoriferimentoaproblemschemata, ossiafos-serointrinsecamentelegateallaspettodiproblem-solving.Sedaunlato, comeriportatonellarticolo, hierarchicalandproblem-type-centeredcognitivestructures arenot mutuallyexclusive, nonnecessaria-mente si ha una perfetta sovrapposizione di questi due tipi di strutture. Comegi` asottolineatoinprecedenza(vedi 1.2.3), nonesisteunorganizzazionege-rarchicauniversalesuperioreperqualsiasitipodicompito.Interpretiamo questo risultato come un ulteriore indizio della complessit`a del-lasica, edi questo`enecessariotenercontonel formularelaunapropostadidatticacoerenteconlintentodi promuovereunaformazionenontecnica,ossiavoltaadincrementarelacapacit` adisoluzionediproblemipi` uomenospecici,mapiuttostounaformazionedipi` uampiorespiro,basatasullavi-sionedellasicacomedisciplina-cultura.Intaledirezionesi`emossoil gruppodi ricercaindidatticadellasicadelWeizmannInstitute,cheinvariericerchehamessoinevidenzaunaseriediconseguenzediuninsegnamentoframmentariodellasica[4],[5]:Scarsacapacit`adicomprensionedelleideecentrali.Inparticolare, molti studenti nonsannodierenziarefraunconcet-togeneraleei suoi esempi, attribuendoal concettogeneraleattributispecicidiunesempioparticolarmentecomune[4].Scarsacapacit`adirichiamareconoscenzeacquisite.Many students complain that a few years after the completion of theirstudies,theirknowledgeofphysicsisreducedtoanumberofformulasandsomevaguelabelsthatrepresentconceptstheylearnedinclass.[4].172.3 Insegnaresicainunasociet`acomplessa2.3.1 Qualesicainsegnare?Unodei principali sintomi dellinadeguatezzadi molti attuali curricoli disica`e lascarsacapacit`adi destare unqualche interesse nei giovani chearontatanolostudiodi questadisciplina. Questoscarsointeresse `e, ingranparte,conseguenzadellafortedistanzafraleloroesigenzeequellochelostudiodellasica(almeno, com`eimpostatotradizionalmente)pu` oloroorire.Granpartedegli attuali programmi di insegnamentorisentefortementediimpostazioni date molti anni or sono, e pertanto non sono in grado di cogliereibisognidiunasociet`aprofondamentecambiata[34]:Thepredominantaimofsciencecoursesofthe1960swastopro-videabasisof knowledgeforfuturespecialisminscience, inaperiodof condenceinthesocial benetsof science, andwhenthe white heat of technological revolution was seen as requiringever-growing numbers of scientists to sustain and develop our in-dustrial productivity. Incontrast, contemporaryanalysisofthelabour market wouldsuggest that our futuresocietywill needalargernumberof individualswithabroaderunderstandingofsciencebothfortheirworkandtoenablethemtoparticipateascitizensinademocraticsociety.Nella societ`a attuale `e necessario preparare cittadini in grado di confrontarsiconlenumerosequestioni chelascienzaci ponedavanti: questioni etiche,ambientali, sociali. Perpoterlearontareconconsapevolezza, eperpoteroperare poi delle scelte fondate, `e necessario che i cittadini del futuro abbianogli strumenti per partecipare consapevolmente al dibattito pubblico, che sianoingradodiconfrontarsicontestiscienticinonspecialistici,checapiscanoimetodi,ipuntidiforza,eilimitidellascienza.182.3.2 LaconoscenzanelleradiinternetOggi il vero problema `e come trovare, selezionare,valutare criticare, organizzare e inne creareinformazioni. Sono queste le competenze di cuidobbiamo dotarci per essere insegnanti e il modomigliore per trasmetrerle agli studenti `e chiedere loro difare, in prima persona, esattamente quelle cose.Michael Wesch,http://admaiora.blogs.com/maurolupi/2008/04/web-20vito-d.htmlAbbiamo parlato, in alcuni paragra precedenti, di complessit`a della si-caedi complessit` adei processi cognitivi coinvolti nel suoapprendimento.Lacomplessit` a,questoterminesemprepi` uimpiegatoinambitidiversinellanostrasociet`a(eancheperquestodiciledadenire),sembra,pi` ucheunacaratteristicapropriadi alcuneareedel sapere, unparadigmaingradodidescrivereinmodoprofondomolterealt`adiverse. Unadellecausedelle-mergeredi questoparadigma`eil proliferaredi conoscenzeinmolti settoridisciplinari,semprepi` udicilidagestireedainquadrareinschemiclassici.Cos`,un altro aspetto di cui tener conto,nella formulazione di una propostadidatticaattuale, `eil ruolodellaconoscenza(insensolato)nellanostrasociet` a,eimodidirapportarsiconessa,chesicuramentehannosubitounaprofondaevoluzioneancherispettoapochidecennifa.Viviamoinunasociet`aincui unagranquantit`adi informazioni, soprat-tuttograzieadinternet, `efacilmenteadisposizionedi tutti; percui neces-sariamentedevonocambiaregli obiettivi dellinsegnamentorispettoadunmodelloincui lapuratrasmissionedi conoscenzeerail compitoprincipaledellinsegnante([35],pag.17):Nellasociet` adellinformazione,nellaqualepi` usfumatiappaionoi conni tra i saperi e le culture, non si pu`o dilatare allimpazzatalamappadei saperi, nesi pu` oaverelapretesadi individuarneunprincipioordinatoreogerarchico; mentreappareobsoletalastessaideaditrasmissionediunpatrimonioculturaleallenuove19generazioni, ricomposto intorno a unidea forte comera per esem-pio,alliniziodelsecolo,quelladiformarenellascuolaallideadinazione. Oggi - scrive Tullio De Mauro - dobbiamo dare bussole,dobbiamodarepunticardinali. Serveacquisireefaracquisirelacapacit` adimuoversientrolospazioculturaleincuicicollochia-mo. Serve dare la capacit`a, la voglia e il gusto di sapersi muoveretraleformepi` uimmediatedi cultura, quellepi` uvicineanoi eleformepi` uremoteealiene, traleformepi` urudimentalmenteimmediateeleformepi` ucomplessamentecostruite,traleformeadateaquestaoaquellatipologiadi produzioneericezione,dallamanualit`aallalettura,dallavisualit`aeplasticit` aalsilenteeastrattoragionare.Sullastessalineadondasonoleseguenti parole, trattedaunintervistadiRepubblicaaEdgarMorin(25aprile2008,pag.49):Occorre occuparsi dellinsegnamento. La riforma della conoscenzae del pensieropotr`aconcretizzarsi soloattraversounariformadellinsegnamento, unaproblematicaacui hodedicatoLatestabenfattaeI settesaperi necessari alleducazionedel futuro. Ilnostrosistemadinsgnamentoseparaledisciplineespezzettalarealt` a,rendendodifattoimpossibilelacomprensionedelmondoeimpedendoci di coglierequei problemi fondamentali chesonosempreglobali.2.3.3 Limpattocognitivodelletecnologiesullagene-razionedigitaleI nuovi modi di rapportarsi conla conoscenza, incentivati da importan-ti rivoluzioni tecnologiche, hannoavutounforteimpattosoprattuttosullenuovegenerazioni,icosiddettidigital natives,abituatiaconfrontarsiinmo-do naturale con internet (e le nuove forme di comunicazione in genere) e conlesueformediorganizzazione/modalit` adifruizionedellaconoscenza.Limpattoalivellodiatteggiamentocognitivocominciaadessereoggettodi20studio di alcune ricerche; Marc Prensky sintetizza il divario che separa digitalnativesdadigital immigrants(ossiaadulti einsegnanti, chenonsononatiinunmondodigitale),indiecipunti(cit. in[37]):velocit` acontrattavsvelocit` atradizionale,elaborazioneparallelavslineare,accessorandomallinformazionevslineare,attitudinegracavstestuale,connessionevsisolamento,attivit`avspassiv-it` a,orientamentoalgiocovsallavoro,alrisultatoimmediatovsallattesa,allafantasiavsallarealt` a,amiciziavsdidenzaversolatecnologiaTrale conseguenze di questi nuovi atteggiamenti cognitivi, e soprattuttodel multitasking, ossialosvolgimentodi pi` uattivit` acontemporaneamente(studiare,chattare,ascoltaremusica. . . ),c`elindebolimentodellareadellariessione[37]:Lariessione`equel processocheci consentedi eettuaregene-ralizzazioni, di creare modelli mentaliapartire dallanostraesperienza. Inquestomondoaccelerato,c`esempremenotempoperlariessione. Unadellesdepi` uinteressanti peril mondodelleducazionesarebbealloraquelladi insegnareai digital na-tivesariettereepensarecriticamente, maci` oandrebbefattoutilizzandoilorolinguaggi.Pertanto, bisogna fare attenzione ad aermazioni, che suonano in realt`a comeluoghicomuni,deltipo: iragazzidioggisonopi` usveglidiquellidellege-nerazioniprecedenti. Evero,s`,chelacapacit` adimuoversifradiversitipidi linguaggioestimoli sensoriali `esicuramentepi` usviluppatanellenuovegenerazioni, tuttaviadobbiamoguardareconattenzione, eforseconpreoc-cupazione, al rovesciodellamedaglia, ossiaal fattochei nuovi mezzi pos-sono contribuire fortemente allindebolimento di certe abilit`a cognitive ([36],pag.87):Oltre che essere attivate o riprodotte internamente, le abilit`a pos-sono anche essere disattivate o corto-circiutate dallimpiego delmezzo. Inquestocasosi bloccaleserciziodellabilit`ainquanto21i risultati vengonooerti gi`acompleti, comeadesempioaccadequandosipresentaaglialunniunaowchartdieventistoriciinforma gi` a ordinata: in questi casi si fa loro risparmiare fatica masiparalizzalaloroabilit`adiragurazionegraca.Pertantoanchelimpiegodi strumenti tecnologici nellepratichedidattichedeveesserevalutatoconparticolareattenzione([36],pag.182):Scrivere e leggere possono diventare attivit`a pi` uattraenti, adesempioaggiungendoascritteeadisegniimmaginiinmovimen-to. Maalunniabituatialeggereconisussidiodiunanimazionenonavvertirannodicolt` amaggiori quandodovrannopassarealeggeretesti senzasupportovisivo? Leccessivasemplicazioneallacomprensione, cheil computerpotrebbefavorireconsenten-doadesempiodievocaredeidisegnicorrispondentiaterminididicile signicato, potrebbe in realt`a risultare controproducente.2.3.4 Tecnologieegestionedellacomplessit`aNegli ultimi paragraabbiamoarontatolaquestionedel rapportofratec-nologieestili cognitivi perche, anchessa, ci sembracollegataconil temadellacomplessit` a. Sedaunlatoletecnologiepossonoesseredi aiutoallostudentenellagestionedi uncontestocomplesso(comevienemostratoin[27]), dallaltro, come abbiamoappenavisto, esse possonoportare adunindebolimentodi certecapacit` acognitivedi chi apprendere. Pertanto, nel-lintroduzione di supporti tecnologici alla didattica, `e necessario ricercare ungiustoequilibriofrabenecierischiditalisussidi;questistrumentide-vonoesseresfruttatiperinnescareprocessidiapprendimentosignicativi,enonperdisincentivarelimpegnodellostudente.Nel prossimocapitoloaronteremopi` uindettagliolaquestione, mostran-docomei tradizionali libri di testoostacolinolinnescodi unapprocciodi-datticopi` uricco, inquantoeccessivamentelineariestrutturati inmodotroppo rigido, mentre lutilizzo indiscriminato di risorse ipertestuali, non suf-cientemente strutturate, rischi spesso di sfociare nelleccesso opposto di unacomplessit` achelostudentenon `eingradodifronteggiare.22Capitolo3Gestirelacomplessit`a: lapropostadiunantologiadisicaonlineNel capitolo precedente abbiamo cercato di esplicitare possibili declinazion-idel termine complessit` a, mostrandocome essariguardatantoladi-mensione cognitiva quanto quella disciplinare del processo di apprendimentodellasica. Abbiamosceltodi puntaresul paradigmadellacomplessit`a,comestrumentoguidaperlideazionediunapropostadidatticapensatapercontribuireacolmareil divariofralaricercaindidatticaelepratichediinsegnamento tradizionali. Tale scelta `e suggerita, da un lato, dal bisogno diaccompagnare dinamiche cognitive che, come abbiamo visto, non sono maisemplici olineari; dallaltro, dal desideriodi individuareprassi econtenutididatticiingradodiesseresucientementearticolatidarisultarestimolantiperglistudenti.Si tratta, adesso, di individuare delle forme e dei contenuti disciplinari speci-ci chesi prestinoparticolarmenteallatraduzioneinproposteconcretediquestesceltedifondo.Inquestocapitolosi proporrannodei criteri-guidanellasceltadi materialiadatti allacreazionedi unambientedi apprendimentocomplesso, esenediscuteranno possibili modalit`a di organizzazione. In particolare, metteremo23a confronto le potenzialit`a di forme di presentazione tradizionali (testo stam-pato) con quelle oerte dalle nuove tecnologie (ipertesto e web). Arriveremoadindividuarenellaformaantologiaunostrumento,checaratterizzeremosiadal puntodi vistadei contenuti chedellaloroorganizzazione, ingradodi consentire limplementazione ecace di unambiente di apprendimentocomplesso.3.1 Testo,ipertesto,webParecchieedierenziatesonolepossibili formeincui i saperi disciplinarisonoprodotti, organizzati, trasmessi. Lanalisi delleformedi produzione,organizzazione, gestionedei saperi `eoggettodi indaginedi variedisciplineesottodiscipline,pi` uomenorecenti,chevannodallasemiologiaallacriticaletteraria,dallarchitetturadellinformazioneallalosoadellipertesto[38],[39]. Noi ci concentreremosul rapportofratestoeipertesto, cercandodicapirequali possanoesserei punti di forzadi ciascunodi questi duemezziinprospettivadidattica: lasceltadel testodidatticoedellasuaformadipresentazionedeveessereguidata, daunlato, dallatipologiadei contenutichesivoglionotrasmettere,dallaltro,dainispecicichecisipropongononellinsegnamento.Itradizionali libri di testodi sicainadozionenellescuole, sono, perlopi` u,caratterizzati da una trattazione lineare dei contenuti, che si manifesta sianellasceltadei materiali, sianellaloroorganizzazione1. Questecaratteris-tichedei testi sonoil fruttodi sceltesostenutedallaconvinzionedi fondoche,perrenderelasicacomprensibile,essadebbaesseresemplicatailpi` upossibile. Questaoperazionedisemplicazionepu` o,s`,favorirelamemoriz-zazione da parte dello studente; e il testo strutturato secondo criteri linearipu` ocostituireunmanualedifacileconsultazione. Tuttavia,laricercaindi-datticaci hamostratochei percorsi di comprensionenonsononedritti neunivoci. Ed`equestaquasi banaleevidenzacheimponedi ripensareai ma-1La sica, in tali testi, `e presentata come a compendiumof knowledge deliv-eredinalinear sequence of disciplines: mechanics, hydrodynamics, thermodynamics,electromagnetism, optics and atomic physics [40].24teriali anchequesti sianoingradodi aiutarelinsegnantenellacreazionediunambientediapprendimentochepossafavorirelinnescodiunprocessocognitivoedi costruzionedi saperi articolato, chericalchi eguidi lerealidinamichediapprendimentodelladisciplina.Alcuni vincoli intrinseci del mediumlibrostampatosonooggi superabiligrazieaformedi organizzazione/fruizionedei materiali quali lipertesto(eil webinparticolare): lipertestoconsente lapossibilit`adi unaccessoaicontenuti, chepotremmodeniremultilineare, chenel librostampato`einibitaapriori. Anchelaformaipertesto,tuttavia,hadeilimiti(cometut-ti i media): questamultilinearit` a, senondisciplinata, rischiadi sfociareinunababeledi voci, inuncaosingestibile, incui orientarsi si fasemprepi` udicile. Ecos`che, seillibrostampatosicaratterizzaperil rischiodiuneccessivalinearizzazioneesemplicazionedellemodalit` adi accessoaisuoi contenuti, lutilizzo del web rischia di essere una fonte di complessit` a in-gestibile,chemetteadisagiochivogliaconfrontarsiconessa2. Inassenzadiuna riessione sulla gestione dellinformazione e dei contenuti sul web, `e facileincorrere nel rischio di trasformare il meccanismo dei link, e le possibilit` a of-ferte dalla multimedialit` a in un gioco ne a se stesso, in cui la spettacolarit` ae lintrattenimento diventano obiettivi principali rispetto alla trasmissione diconoscenze.3.1.1 LipertestocomeevoluzionedeltestoSebbenetutti abbianounideadi cosasiaunipertesto, unasuadenizionerigorosa non `e facile. Del resto, nemmeno una rigorosa denizione di testo`eimpresafacile, cometestimoniaunagranquantit`adi studi riguardanti ilproblema[44],[45].Unipertestopu` oesseredenitocomeuntestoincuisianopresentirimandi(link) ad altri testi, ed eventualmente a materiali multimediali (lmati, trac-ceaudio,immagini. . . ).2E per far fronte a questo tipo di problemi che nellambito del webdesign, negli ultimianni,sisonodiusiterminicomeinformationarchitecture[41],webusabilty[42],infor-mation ecology [43], che corrispondono a strumenti in grado di creare un web davvero diqualit`a e a misura dutente.25Ora, sinotasubitocomequestadenizionesiapiuttostovaga: ancheinuntestotradizionalesonopresenti rimandi adaltri testi. Inprimoluogo,si pensi ai riferimenti bibliograci presenti praticamenteinogni testo, per-lomenoinquelli di naturasaggistica. Masi pu` oandareoltre. Il terminerimandi(ocollegamenti) `emoltogenerico: non `eforseverochelUlissedi Joyce `e tto di rimandi allOdissea di Omero (collegamenti intertestuali)?Non`eforseverochenel NuovoTestamentoci sonocontinui riferimenti alVecchio Testamento (collegamenti infratestuali)?Al di l`a di riferimenti piut-tostofacili dacoglierecomequesti, ci possonoesserepoi riferimenti pi` udicili, che solo lerudito, che conosce una gran quantit`a di testi, riesce adindividuare, o magari riferimenti pi` u soggettivi: ad esempio,per qualcunopossono esserci, nel pensiero di Schopenhauer, dei forti richiami a testi orien-tali, mentre per altri questi collegamenti possono non essere poi cos` evidenti.Inognicaso,lapresenzadivaritipidicollegamenti,fas`cheognitestosiaunipertesto.Nellapratica,coniltermineipertesto,cisiriferiscealcasoincuiiltestoinquestione sia presente su un computer, e i rimandi siano link attivabili tramiteun semplice click del mouse. Innanzitutto, in questa accezione, il rimando di-venta cos` un qualcosa di gi`a progettato da parte dellautore delipertesto.Inoltre, c`eunadierenzadi tipooperativosullapossibilit` adi muoversifrauntestoelaltronel casosi abbiaunipertestosupc: suunsupportotradizionale (testo stampato), per poter leggere un passo di un libro citato inbibliograa `enecessariorecuperarequeltesto(inlibreria,inbiblioteca. . . ),interrompendocos` loperazionedi lettura; nel casodi unipertesto, questaoperazionecostasoltantounclick, e, di fatto, saldail nuovotestoconilprecedente, senzainterromperelalettura. Ebbene, questadierenza, puressendodicaratterepuramenteoperativo,ha,evidentemente,deglieettisostanziali sul rapportofralettoreetestoepi` uingeneralesullamodalit` adi fruizione di contenuti: infatti, nellevoluzione tecnologica, anche dierenzequantitativemodicanoradicalmentestiliestrutturecognitivedelluomo.Il fattochei conni fratestoeipertestosiano, inunacertamisura, sfu-mati, hasuggeritolapossibilit` adi faretentativi di produrredei materialichestesseroamet` astrada: inparticolare, prodotti dallavocazionespic-26catamenteipertestualeimplementati sucartastampata; e, percontro, libritradizionali,ossiaincuiicontenutisonoprividirimandiespliciti(internioesterni al testo), trasferiti di sana pianta su pc. Il processo di negoziazio-nedeiruolitratestostampatoeipertesto,comedelrestoogniprocessodidenizionediconnidipertinenzaframedia, `estatounprocessolento,tut-tora in corso, ma che ha portato, almeno in parte, a capire quali strade sianoda evitare, ossia quali siano le forme che sicuramente mal si adattano a certitipi di contenuto. Cos`, daunlato, lafruizionedi testi lineari tradizion-alisi `edimostratamoltopi` uecacesul supportotradizionalecostituitodal libroastampa. Dallaltrolato, i tentativi di produrremateriali dallastrutturafortementeipertestualeinunformatocartaceosi `erivelataunop-erazionefrustranteecheconduce, nellamaggiorpartedei casi, arisultatiinsoddisfacenti: ilweb `eilluogoidealeincuiviveunipertesto.3.1.2 Il web come strumento per la gestione di ipertestieilrischiodiunaderivaanarchicaComedetto, il websi `erivelatoil supportoidealeperdarvitaal sognodiVannevarBush,che,nellibroAswemaythink[46],gett` olebasi,almenoteoriche, del concettomodernodi ipertesto. Pianpianosi sonoandati de-nendostandardchehannoportatoadunacertastabilizzazionedi alcunielementi tipici di un sito web. Tuttavia, il processo di assestamento `e ancorain corso: se un libro stampato 20 anni fa non `e, nella forma, troppo dissimiledaunostampatounmesefa,`esucientedareunocchiataasitiprogettatianchesolo10anni fapercapirelenormedistanzacheci separadaessi, eavereunideadei tempi tipici di evoluzionedel web, almenoinquestafasedellasuastoria.Appuratocheil web`eancoraunmediuminpienaevoluzione, epertantonon `efacilepoteranalizzareinmododeltuttoobiettivotendenzeeprocessiche caratterizzano il suo sviluppo, ci sono alcuni aspetti che paiono segnalareunasuaderivaditipoanarchico. Sistannoinfattidiondendo,semprepi` u, formedi organizzazionedei contenuti chenerendonodicilelesplo-27razionesistematica: aschemiditipogerarchico,nellaprogettazionedeisitiedei database, si stannosostituendoformepi` uuide, comeadesempiolecosiddettefolksonomies,ossiametodidiclassicazionemenosistemati-ci, incui i singoli utenti (folks) attribuisconodelleetichette(tag) checaratterizzanoquellospecicocontenuto, echeneconsentonoil successivorecupero. Questenuoveformedi classicazionepresentanonotevoli aspettiproblematici, sottostudiodapartedi numerosericerche[47]. Inoltre, sonosemprepi` unumerosi i blog, siti incui linformazione`eprodottaegestitadautenti qualsiasi, enondaspecialisti del knowledgemanagement, conunconseguenteabbassamentodel livelloqualitativo. Si assisteadunproli-feraredimetadati3,chevaadaggiungersialproliferarediinformazionechehacontraddistintolaprimafasedelweb,portandocos`dauninformationoverloadadunmetadataoverload.Insomma, stiamoattraversandounafaseallanedellaqualeil webrischiadiessercaratterizzatosemprepi` udaunadispersivit`aedaunatalemolediinformazionichenemmenomotoridiricercasemprepi` upotentiriuscirannoagestire[48]. E cos` chesi parlasemprepi` uspessodi ecologiadellinfor-mazione,intesacometentativodiporreordineinunmezzoche,afrontedigrandi potenzialit` a, richiedeunosforzo, senzaprecedenti nellastoriadellacultura,perpoteressereecacementedomato.Nei prossimi paragraproveremoadelinearelecaratteristichedi unafor-ma di scelta e organizzazione dei materialiche contenga in se le potenzialit` adel testo scritto e dellipertesto, limitando al contempo i limiti intrinseci del-luno e dellaltro. Chiameremo questa forma antologia, e ne descriveremo neldettagliocritericheproponiamoperlasuarealizzazione.3Unmetadato(dal grecometa- oltre, dopoedal latinodatuminformazione-plurale: data),letteralmente dato su un (altro) dato, `e linformazione che descrive uninsiemedidati. Unesempiotipicodimetadati `ecostituitodallaschedadelcatalogodiuna biblioteca, la quale contiene informazioni circa il contenuto e la posizione di un libro,cio`e dati riguardanti i dati che si riferiscono al libro.(http://it.wikipedia.org/wiki/Metadato)283.2 Versounacomplessit`agestibile: laformaantologia3.2.1 LantologiacomestrumentodidatticoPercheesistononumeroseantologiedi letteratura(italianaostraniere)edilosoa, mentre non esistono, nel panorama delleditoria scolastica, antologiedi sica? C`eforsequalchepeculiarit` achecaratterizzaledisciplinecosid-detteumanisticheeil loroinsegnamentorispettoallemateriescientichecherendeimpensabileproporreunantologiadi testi per lemateriescien-tiche? Oppurequestafratturafraledueculture(perusareunanotaespressione di C.P. Snow) `e qualcosa che deriva da modi di guardare ad esse,magari storicamentefondati, machenonhannounavalidit` aatemporalee,percos`dire,costitutiva?A queste domande proviamo a rispondere nei prossimi paragra, cominciandopropriodalladenizionedeltermineantologia4:antologa: s.f. [dal gr. oopropr. raccoltadi ori,comp. di ooree-odaltemadi oscegliere]. -Raccolta di passi in prosa o in versi di vari autori (solitamente diquelli ritenuti pi` u signicativi) di una letteratura, di unepoca, diungenereodi ungustoparticolare, oanchesceltadi paginediunsoloautore: a. dellaliricagreca;a. dellapoesiaitalianadelleorigini; a. dellaprosascienticadel Seicento; a. carducciana.Analogam., mamenocom., conriferimentoallaproduzionemu-sicale e artistica, volume che raccoglie brani di vari musicisti o diunsingolocompositore(a. dellamusicabarocca;a. verdiana),oriproduzioni diunasceltadi pitture, sculture, ecc. di unoopi` uartisti (a. dellapitturasenese; a. degli areschi di Giotto); an-che, sceltadei lmparticolarm. signicativi di unperiododellastoriadelcinemaodellaproduzionediunsoloregista,ripresen-4La seguente denizione `e presa dal dizionario Treccani online:http://www.treccani.it/site/lingua linguaggi/consultazione.htm29tatiinproiezionerievocativa: a. deilmneorealistici;a. fellini-ana. Fig., unapaginadaantologia, di esemplaresquisitezzaeperfezioneformale.Gi` a la denizione riportata tradisce uninclinazione del termine verso un suoimpiego in ambito umanistico, relativo soprattutto alle discipline letterarieeartisticheingenere. Tuttavia,nonc`emotivopercuiloperazionedirac-coltadi passi di vari autorisi debbaapplicareesclusivamenteadautori diopereletterarieoartistiche.Larealizzabilit` adi antologierelativeadisciplinescientiche`etestimoniatade facto da molti ottimi testi di questo tipo, destinati, ahime, esclusivamenteadunpubblicospecialistico,ocheabbiacomunqueunapreparazionescien-tica che va oltre quella di uno studente di scuola secondaria. Ci riferiamo atesticomeillibrodiPhilipStehlegi`acitatonellintroduzione[1],oaquellodiStefanoBordoniElevermoquestacongettura[49],oancoraaTimeforscienceeducationdiMichaelR.Matthews[55].Intuttiquestilibrisonoriportatiampipassiditesti,articoli,discussionidiautoriormai divenuti dei classici del pensieroscientico. Itesti propostiriguardano, nel primo caso il passaggio tra la sica classica e la sica quanti-stica;lateoriadellarelativit` aristrettanellibrodiBordoni;ilmotodelpen-dolo in quello di Matthews. Questi libri, a rigore, non possono essere denitidellevereeproprieantologie: imaterialioriginalichevengonocitatisonopi` uunatestimonianzapercorroborareunlodel discorsodaessi, almenoin parte,indipendente,piuttosto che essere essi stessi loggetto di unanalisi,come potrebbe essere in una pi` u classica antologia. Cionondimeno, lo spaziodestinato a passi di autori classici `e assai pi` u ampio che rispetto alla mag-giorpartedeitestidisica; talipassisonocollocatiinunaloroprospettivastoricaeculturaleeperquestocisentiamodiprendereilibridicuistiamoparlandocomedegliottimimodelliperlideazionediunantologiadisica.3.2.2 IldiscorsoscienticoedumanisticoaconfrontoComedicevamo, il veroproblema`elacarenzadi simili testi nel panoramadellinsegnamentodellasicaalivellosecondario. Questovuotoeditoriale30`esicuramentericonducibileamodi di concepireledisciplinescientiche, eil loroinsegnamento, ormai consolidati, eperquestodicili damettereindiscussione.Per linsegnamento delle discipline umanistiche, `e prevalente la prassi diseguire un percorso di tipo storico (storia della letteratura, della losoa), edaccompagnarloconlaletturadi testi classici (chesi tratti di libri interi,come ad esempio I Promessi Sposi o la Divina Commedia, o di brani pi` ubrevi,raccoltiinantologie).Per le discipline scientiche lasituazione`e completamente diversa: ne siseguelosvolgimentodeglieventiedellescopertelungoilcorsodellastoria,ne si aronta la lettura dei classici della letteratura scientica, anche perche,solitamente,nonsiconsiderailfattoche,anchenellasica,oltrealnocciolodiconoscenzeaccreditateedaccettatedallacomunit`ascientica, esisteunadimensioneiterpretativadelleteoriesiche.Al di l`adi possibili connessioni eanalogietraculturascienticaeculturaumanistica `e per` o fuori dubbio che le discipline scientiche e quelle umanisti-che hanno caratteristiche che le distinguono nettamente, per quanto concerneobiettivi,metodi,struttura.Percominciare,lemateriescientichesiprestanoparticolarmenteadunin-segnamentoditipodeduttivo,incuiicontenutidisciplinarisonoguardatisubspecieaeternitatis,pi` uchesubspeciehistoriae,comeavvieneinveceperlematerieumanistiche: mentreleverit` adellascienzasi propongonocomevalide in ogni tempo e in ogni luogo, le teorie della storia, della losoa, dellasociologia(eviadiscorrendo) sonofortementeradicateincontesti storico-culturalibendeniti.Questadierenzavienevista, secondoilparadigmapositivista, comericon-ducibileaidiversistadievolutiviincuisitrovanoivaricampidelsapereumano: ci sono scienze pi` u evolute (le varie scienze naturali),e scienze (lescienze delluomo) che devono ancora sviluppare metodi di indagine che leportinoallivellodelleprime5.5Pi` u nello specico, secondo il positivismo, esiste una gerarchia fra le scienze, che vedepi` u in alto quelle aette da un minor grado di empiricismo, ossia quelle pi` u altamentecodicateinformaassiomatico-deduttiva,pi` umatematizzate,elecuiteorieabbianounraggiodi applicazioneil pi` upossibileuniversale. Per Comte, lastronomia`elaprima31Iprogressi conseguiti dalledisciplinechehannoviaviaadottatoil metodoscienticomodernosonoinnegabili, siasuunpianoteorico-conoscitivo, siada un punto di vista pratico-applicativo. E indubbio che il processo di sci-entizzazionedel sapereumanodeveandareavanti, anchesedovr` a, oggipi` u che mai, essere riadattato ad un quadro disciplinare che sta signicativa-mente cambiando,con lo sviluppo di discipline trasversali alle tradizionaliareedelsapere,qualileneuroscienze,linformaticaumanisticaolabioetica.Iconnifraledisciplinetradizionalicomincianoinfattiadapparirepi` usfu-mati; lorganizzazioneegerarchizzazionetradizionaledei saperi cominciaanonesserpi` uingradodicontenterespinteeproblemidiricercachenecessi-tanodiessereinquadratiinnuovestruttureenuovischemiconcettuali.Inquestoquadrodiriassestamento,riteniamoabbiasensoriprendereunariessione sul rapporto fra linsegnamento delle discipline umanistiche e delledisciplinescientiche.Lanecessit` a, nellostudioenelladidatticadelledisciplineumanistiche, diseguirepercorsiditipostorico `ericonducibileallimportanzadiricostruireicontesti in cui si collocano riessioni losoche, opere artistiche, eventi storicichesonoillorooggettodistudio. PercapireilpensierodiKierkegaard,persaperleggereunquadrodiKlimt,percomprenderelecausedelloscoppiodellaGrandeGuerra, `enecessariotratteggiareunquadrostorico-culturale-socialeincui si collocanoquesti fenomeni; `enecessariotessereunattaretedirelazioniinterneallesingolediscipline,maancheinmodotrasversalerispettoadesse. Questo`etantopi` uveroquantomaggiore`elacomplessit` ainternadelfenomenosottoindagine;inparticolare,unoperazioneditipoermeneutico si rende necessaria quando il fenomeno si discosta maggior-mentedaideeeconoscenzepi` ufacilmenteallaportatadeglistudenti. Cos`,daquestopuntodi vista, `einunacertamisuralecitoaermarechelalet-turadellUlissedi Joyce`epi` ucomplessadi quelladi unraccontogiallodiSimenon.Discorsonontroppodiversosipu`ofareriguardoallasica. Imeccanismidiscienza ad aver raggiunto lo stadio positivo, seguita da sica, chimica, biologia, e innedalla sociologia.32evoluzione della disciplina hanno portato alla creazione di teorie e quadri con-cettualibendistantidaquellochepu` oesserecompresoegestitoinmanierapi` uimmediatadagli studenti. Abenvedere, comeabbiamosottolineatoinparticolare in 2.2.1, la complessit` a dei processi cognitivi riguarda anche quelliche possono venir consideratii concetti pi` u semplici della sica. Tuttavia,`e evidente che questa problematicit`a emerger`a in modo pi` u critico quando sivadano ad arontare argomenti che poggiano su un background di conoscen-zepi` uvasto,echesonoilfruttodiinterazionitraungrannumerodispinteintellettuali. In particolare, la sica moderna si presta particolarmente ad undiscorsodiquestotipodalmomentochelasuacomprensionesembraesserefavorita quando `e ricostruita in una forma multiprospettica in grado di creareunambientediapprendimentoarticolatoericco[27].In sintesi, in una ricostruzione della sica in chiave didattica, pu` o essere utileprendere a prestito metodi e approcci tradizionalmente utilizzati nellambitodelledisciplineumanistiche,dalmomentocheanchelasicapresentaformedi complessit` apercerti versi simili aquellechesi riscontranoindisciplineapparentementelontanedaessa.3.2.3 Peculiarit`adiunantologiadisicaLantologiadi sicavuol essere unostrumentoche consente di innescarepratichedi apprendimentodi tipocomplesso, tenendoinconsiderazionepossibili insegnamenti provenienti dalle discipline umanistiche, maanche,ovviamente,valutandolepeculiarit` adisciplinaridellasica.Rispetto alla denizione generale riportata nel paragrafo precedente, in unot-ticadidattica, per antologiaintenderemounaraccoltadi materiali, pi` uomenoeterogeneinellatipologia,conleseguenticaratteristiche:Nessuna pretesa di esaustivit`a. Un tradizionale manuale di letteratura,adesempio, si propone di essere esaustivorispettoallastoriadellaletteratura; uno di sica di esserlo rispetto allinsieme delle conoscenzedisciplinari(almenoquellebase). Lantologianonhaquestapretesa,epertanto `eunostrumentodaaancarealmanualetradizionale.33Eunaraccoltadimaterialibenorganizzata,benstrutturata. Rispet-toaduntestotradizionale, nonsi hanecessariamenteunafruizionesequenziale, ma`epossibileunamolteplicit` adi accessi (generalmenteguidatadallinsegnante).Noi per` o stiamo pensando ad unantologia di sica online: tenendo conto, siadellepeculiarit`adisciplinari,chediquellerelativealformato(ipertestuale),neprecisiamolecaratteristicheneiseguentiterminipi` uspecici:Ilsupporto.Vogliamoenfatizzarelaspettorelativoallamolteplicit` adi accessi. Epi` ustrutturatadi unsitoweb6; tuttaviaessendolasuaformadi tipoipertestuale, consente inmodopi` uimmediatoquellamolteplicit`adiaccessi che anche in unantologia tradizionale `e possibile, ma deve esserecondotta da un insegnante esperto che abbia una forte padronanza delladisciplina e dei materiali presenti nellantologia stessa. Nel nostro caso,la forma ipertestuale `e un mezzo che pu` o aiutare linsegnante, ma ancheglistudenti,adorientarsifraimateriali.Tipologiadeimateriali.Rispettoadunantologiadi letteraturasonopresenti nonsolotestioriginali, mamateriali pi` ueterogenei, adesempio: saggi di criticastorico-epistemologica, testi divulgativi, materiali multimediali, guideal laboratorio, materiali di ricerca in didattica (es. transcript di discus-sionifrastudenti. . . ).Modalit` adiorganizzazionedeicontenuti.In unantologia tradizionale i materiali sono quasi sempre organizzati oper temi, o secondo un criterio storico. Noi ci faremo guidare da criteripi` u propriamente disciplinari, che descriviamo nei prossimi paragra, eispiratialparadigmadellacomplessit` a.6Molti sonoi siti weblacunosi dal puntodi vistadellorganizzazionedei contenuti;inparticolare,inriferimentoasitidestinatialladidatticadellasica,prenderemocomeemblematico il sito Hyperphysics [50].343.3 Criteri per la progettazione dellantologia3.3.1 CriteriperlasceltadeimaterialiNel capitolo 2 abbiamo analizzato la complessit`a del processo di insegnamen-to/apprendimento della sica, individuando le origini di questa complessit`anei processi cognitivi ingioco, nellepeculiarit` astrutturali delladisciplina,nel rapportofraladisciplinaealtreareedel sapereumano. Parleremoaquestopropositodi dimensioni(odi prospettive) relativeallinsegna-mento/apprendimentodellasica:Dimensione disciplinare-strutturale: relativa allapprendere lasica, inparticolarevistacomeretediconcettieteoriecheinteragisconofraloro.Dimensione culturale-interdisciplinare: relativa allapprendere sulla si-ca/intornoallasica, vistacomeparticolareprodottoculturaleinter-connessoconaltreareedelsapereumano.Dimensionecognitiva: relativaallapprenderedallasica, ovverocen-trata sulla complessit` a dei processi cognitivi (potremmo dire che questadimensionesiriferisceallapprendereadapprendere).I temi di sicascelti perlantologiadovrannopertantoprestarsi adessereanalizzati/arontati daquestetreprospettive. Inquestosenso`epossibilecostruireattornoadessi unambientedi apprendimentocomplesso, incuimaterialididattici,cheenfatizzanomaggiormentelunaolaltradelletredi-mensioni, conuisconofraloroinununicocontestodi apprendimento, cheneconsentelestrinsecazioneelinterazionealtempostesso.Comeabbiamomessoinevidenzanel capitolo1, propostedidattichefoca-lizzatesullosviluppodiunasoladelletredimensionisisonorivelateecacisoloinparte. Adesempio,ilprogettoPPC,chesiproponevadimettereinevidenzai contenuti culturali dellascienza[17], hanitoperappiattir-sisuquelladimensione. Ancora, progetticomeilKPC,incuivienepostagrandeattenzioneadaspettistrutturalidellasica(relazionifraconcetti,idee trasversali rispetto ai domini della disciplina . . . ), si sono spesso rivelati35poco attenti alle altre due dimensioni: in essi laspetto culturale della sica `enitoinsecondopiano,o `estatototalmentetrascurato;sulpianocognitivo,invece,limportanza centrale dello studente nel processo di apprendimento `estatamarginalizzatarispettoaquelladelladisciplina,vistacomepanaceadelle dicolt` a degli studenti (insomma, la logica era: se strutturiamo beneicontenuti,glistudentiimparerannosicuramente).La necessit` a di sviluppare in modo equilibrato le tre dimensioni relative allin-segnamento/apprendimentodellasica,`egi`astatamessainevidenzainunDocumento del Gruppo di Studio AIF-SIF [51],in cui si aermava,riguardoallinsegnamentodellasica:Dovr` aessereprivilegiatalaricercadinucleidisciplinarifondantiai quali ancorarepercorsi didattici culturalmentesignicativi eriessioni sul signicato culturale delle scienze, anche emerganocomedisciplinecaratterizzatedaunapropriastrutturainterna,daspecicimetodidiindagineedallusodiparticolarilinguaggi,nonche daunalorofecondit` ainunadimensione culturale pi` uampiadiinterconnessioneconaltrediscipline.Dimensionedisciplinare Nel capitolo2abbiamoparlatodi strutturadellasicaapropositodellinsiemedirelazioniattraversocuisonoorganiz-zati, inunaretecomplessa, i concetti, leteorie, i domini, checostituisconoil corpusdel saperedisciplinare. Abbiamoancheillustratocomesiaimpor-tante, da un punto di vista didattico, sottolineare gli aspetti strutturali dellasica7; infatti, diversericerche[4], [5] hannoprovatochestudenti checon-cepisconolasicacomeuninsiemedi ideefralorodisconnessedimostranoanche:Scarsacapacit`adicomprensionedelleideecentrali.Scarsacapacit`adirichiamareconoscenzeacquisite.Scarsecompetenzediproblemsolving.7Karplus intitola un suo articolo [15] proprio: Educational aspects of the structure ofphysics36Cos`, considereremounparticolaretemacomepossibilecontestoadattoallesplicitazionediaspettistrutturalidelladisciplinaquandosar`apossibile,relativamenteallasuadescrizioneinterminidigrandezzesiche,mettereinluceunaretedirelazionifraquestegrandezze,signicativasiarispettoallospecicotemainquestione,sia,ingenerale,rispettoadaltrefenomenologiesiche.Proprioinquestadirezionesi `emossoilgruppodiricercaindidatticadellasicadel WeizmannInstitutedi Rehovot, chehaproposto, inunaseriediarticoli, diversi moduli didattici incui lanalisi sinottica(cio`eattraversocontesti sici e domini diversi) di particolari concetti sici consente di mettereinevidenzaanalogie, gerarchie, e, pi` uingenerale, relazioni fradi essi. Adesempio,inunarticolodaltitolosignicativoFromfragmentedknowledgetoaknowledge structure: linkingthe domains of mechanics andelectro-magnetism[5], si mostracomei concetti sici di forzaedi camposianounostrumentoecaceperproporreunavisionepi` ucoerenteedunitariadifenomeni che, inapprocci didattici tradizionali, restanostrettamentecon-natineirispettividominidipertinenza(meccanicaedelettromagnetismo).Pi` uingenerale, possiamoconcluderecheuntemaocontesto`eingradodisottolineareaspettistrutturalidellasicaquando:Siprestaadessereanalizzatoinmodotrasversalerispettoadueopi` udomini. Adesempioilcasoappenacitatorelativoaiconcettidiforzae campo, trasversali rispetto a meccanica ed elettromagnetismo. O an-cora,il tema fenomeni oscillatori,che si presta ad inquadrare in unoschemasico-matematicounitariosistemimeccanici(pendolo, oscilla-zioni di unsistemamassa-molla. . . ) e di circuiti elettrici (circuitoRLC,RC. . . ).Concetti ograndezze, cheentranoingioconelladescrizionesicadiquel contesto, sono andati incontro ad unevoluzione storica particolar-mente signicativa. Ad esempio il concetto di forza, dalle concezionidi tipoaristotelico, allaconcezionenewtoniana, al suosignicatoinrelazione a teorie di campo. O ancora, il concetto di particella, da con-cezioni atomistiche, allavisionequantistica(incui compaionoonde37di materianelladescrizionedi particelle), avisioni pi` urecenti nellequali entranoingiocostrumenti matematici piuttostoastratti, quali,adesempio,lateoriadeigruppi.Si`econguratoinmodonettounconfrontoframodelli contrapposti.Adesempioladisputaframodelloondulatorioemodellocorpuscolaredellaluce. Oancora, ladiscussionesullenergiavistacomeimpetusocomevisviva.Dimensioneculturale Le interazioni della sica con altre aree del sapereumano, econcontestistorico-sociali-tecnologiciingenere, sonostate, stori-camente, e sonotuttora, moltoforti, noacondizionare, inunaqualchemisura, levoluzionestessadelladisciplina. Si pensi al pesodellauctoritasaristotelica come ostacolo allo sviluppo della scienza prima di Galileo; al ruo-lodelletecnologienellaSecondaGuerraMondialeeallasuainuenzasugliindirizzidiricercainsica;allimportanzadicerteconvinzionilosocheedepistemologichenelloperadimoltigrandiscienziati.Considereremounparticolaretemadisicacomeparticolarmentesignica-tivo,relativamentealladimensioneculturale-interdisciplinarequando:La sua portata culturale, e le sue implicazioni, trascendono i conni del-lasica. Adesempio, limmaginedel mondotratteggiatadaLaplace,conil suodemone,`eunimmaginedi ordine, predicibilit` a, stabilit`a,che deve sicuramente aver toccato limmaginario collettivo delle-poca. Oancora, il clamoredestatodallapubblicazionedei Principiadi Newton, che, magari riproposti inversioni adattateadunpubbli-cononspecialistico, arrivaronoadessereargomentodi discussioneinmoltisalotticulturalidellepoca.Ilsuodelinearsieilsuosvilupposonofortementeintrecciatiacontestistorico-culturali-sociali bendeniti. Adesempio, leprofondetrasfor-mazioni dei linguaggi della sica agli inizi del Novecento, che procedonoparallelamenteasimili rivoluzioni nei linguaggi dellearti visive, dellaletteratura, dellamusica. Oancora, i possibili inussi sul pensieroe38sulloperadelgiovaneEinsteindiuncontestosociale,laBernadelpri-moNovecento, incui il problemadellamisuradel temporivestivaunruoloassaiimportantenellavitadiunimpiegatodellUcioBrevetti.Dimensione cognitiva I risultati di alcune indagini sperimentali, sullemodalit` a con cui gli studenti si rapportano con una data fenomenologia sica,ci mostrano che anche contesti piuttosto semplici, come ad esempio il motodi un oscillatore armonico, possono essere fonte di confusione e dicolt`a nellagestionecognitivadelprocessodapartedeglistudenti. Ciriferiamoqui,adesempio, allericerchedi Parnafesecolleghi sui fenomeni oscillatori [52], incui:. . . the learning environment was designed in a way that provokedsome confusions and puzzlements by selecting oscillators that aredierent and similar in certain ways, and by asking questions thatbroughtoutcontrastingwaysoflookingatthephenomena.Del resto, le dicolt` a degli studenti nel separare le variabili in gioco, e nel-lindividuareedeniredeiconcettisiciutiliperunasuadescrizione,eranogi` astatemesseinluce, molti decenni orsono, nei classici studi di PiageteInhelder[107], conparticolareriferimentoal contestosicodel motodi unpendolosemplice.Come viene mostratonei lavori di ricercaappenacitati, untemaocon-testo `eingradodienfatizzaregliaspettirelativialledinamichecognitivediapprendimentoquando:E possibileguardareallefenomenologieadessoriconducibili daunapluralit` a di punti di vista (a tangle of alternative aspects on which tofocusattention[52]),nonsemprefacilidaconciliarefraloro8.8ComesottolineaParnafesnel suoarticolo[27]: Thecomplexityofexperiencegetsordered by scientic concepts. Graphical representations can possibly facilitate and scaf-fold the organizazation of experience by privileging certain classes of information (e.g., byhighlighting particular aspects of a phenomenon, such as velocity, period, etc.).In ognicaso, il processo che porta a porre ordine nellesperienza, tramite lintroduzione di concettisici che fungono appunto come organizzatori della realt`a, `e un processo cognitivamentearticolato.393.3.2 Criteri perlorganizzazioneelaccessoai mate-rialiLericerchepi` urecenti nellambitodellescienzedellapprendimentosi sonocaratterizzate, rispetto alle idee degli anni Ottanta e Novanta, per una mag-gioreconsapevolezzarispettoai limiti di approcci di indagine, edi proget-tazionedi materiali educativi, tropporigidi. Inuncontributopubblica-tosul CambridgeHandbookof theLearningSciences, Confreyparladiconceptual corridorsper lapprendimentodei contenuti disciplinari e diconceptualtrajectoriesattraversoquesticorridoi([22],pag.145):Theconceptual corridorisatheoreticalconstructdescribingthepossible space to be navigated succesfully to learn conceptual con-tent. Duringanyparticularsetofepisodesofteaching,thatis,adesignexperiment, studentswill traverseaparticularconceptu-al trajectorythroughthecorridor. Experimentaldesignrequirescapturingdatathatdocumentthenatureofoneormorepartic-ulartrajectoriesandthevariants. Teachersneedasenseofwhatpossiblefruitfulpathwaysastudentcannegotiate. . .Questo modello fornisce importanti indicazioni operative per chi si occupa diprogettazionedidattica;inparticolare,continuaConfrey:Fromthis theoretical perspective, eectiveinstructiondependsonhowwelloneengineerstheconceptualcorridor,suchthatthelikelyhoodoffruitfultrajectoriesisincreased.. . . Successful navigationof theconceptual corridorshouldpro-duceconceptual toolsthatthenassistastudentinmovingintoandthroughthenextcorridorLa nostra proposta di unantologia di sica, sulla scorta di queste indicazioni,si caratterizza per la possibilit` a di molteplici accessi ai suoi contenuti, accessiidenticabili con le conceptual trajectories di cui parla Confrey. In particolare,proponiamodiorganizzarelanavigazionesecondoquestipossibilischemi:Per tema. I materiali presenti nellantologia sono raccolti attorno a te-mi e argomenti di sica che possiamo considerare come particolarmente40signicativi,inquantoingradodiconsentirelosviluppoattraversoletredimensionidicuiabbiamoparlato. Cos`,allinternodiunospeci-cotema,adesempioilpendolo,sar` apossibilecostruireconceptualtrajectorieschesisnodinoattraversomaterialichevannoadenfatiz-zare la dimensione disciplinare, quella culturale e quella cognitiva dellasica.Perdimensione. Pu`oancheessereinteressantedeciderediconcentrar-si suunaparticolaredimensioneedanalizzarlaattraversodiversi te-mi. Adesempiopossiamopensaredivolerstudiare,relativamentealladimensione disciplinare, il signicatoe le applicazioni delle leggi diconservazione. Lantologiadovr` aconsentirealloradi esplorarequestoargomento attraverso contesti diversi, ad esempio riferiti a temi di mec-canica, di elettromagnetismo e cos` via. Una navigazione di questo tiposembra poter attagliarsi bene alle diverse tipologie di studenti (loso-fo,practitioner,critico)dicuiparlaGaliliinunrecentearticolo[27].In questo schema in cui la didattica `e vista come lo svilupparsi di traiettorie diapprendimento attraverso corridoi concettuali, anche il ruolo dellinsegnante,e il tipo di materiali di cui egli ha bisogno,sono soggetti,necessariamente,adelletrasformazioni([22],pag.145):teachers need guidance on documented ways to organize corridors,not as rigid curricular sequences, but rather as intellectual spacesthrughwhichstudentsprogressInquesto quadro, possiamo pensare di progettare unulteriore, possibile,modalit` adi esplorazione dei materiali dellantologia, nellafattispecie unadiversicazionedellemodalit`adiaccessoinbasealla:Tipologia di utente. Le esigenze di insegnanti e studenti, rispetto ai ma-teriali didattici, come visto, sono diverse. In un ambiente digitale, comeinunsitointernet, potrebbeessereparticolarmentefacileorganizzarei contenuti inmododiversoasecondacheafruirnesianoinsegnan-ti ostudenti; inparticolare, inunaipoteticasezioneinsegnantidel41nostrosito,potremmoinserirearticolidiricercaindidattica,forumdidiscussione fra insegnanti, transcript relativi a discussioni fra studenti.42Capitolo4Lanalisidiuncontestosicospecico: ilmotodelpendoloIn questo capitolo si prender`a in considerazione un possibile tema della nostraantologia, il pendolo, esi riporterannoi risultati di unostudioeettuatoalnedi:Individuareaspetti(disciplinari,culturali,cognitivi)deltemainques-tionerilevantidalpuntodivistadidatticoIndividuarearticoli di ricerca, memorieoriginali, appletperPCetc.,comestrumentisignicativiperlapprofondimentoditaliaspettiValutare se lo schema proposto per la scelta e lorganizzazione deimateriali dellantologia, basatosulletredimensioni necessarieper lacostruzione di un ambiente di apprendimento complesso, si presti eet-tivamenteadesseretradottosuunpianooperativo,edeventualmenteinqualidirezioniessopossa/debbaesseremodicatoe/oranato.Il pendolopertanto, cos` come`estatoanalizzatoecomesar` apresentatoinquestocapitolo, costituisce, daunaparte, unmodoperdareconcretezzaaquanto detto nei precedenti capitoli, dallaltra, una sorta di banco di provadellanostrapropostadidattica.Abbiamosceltodi prendere inconsiderazione il temadel pendoloperche43ci sembra un buon esempio rispetto al problema sollevato nel primo capitolo,quello del gap fra i risultati e le proposte della ricerca in didattica e i libri ditestotradizionalmenteadottatinellescuole.Inquesti ultimi, infatti, lospaziodedicatoallatrattazionedi questoargo-mento `e quasi sempre molto scarso. Per quanto riguarda lanalisi del pendolocomesistemasicospecico, solitamente, ci si limitaaproporrelaformu-lacheesprimeilperiododelleoscillazioniliberediunpendolosemplicenellimitedellepiccoleoscillazioni, senzaperaltrodarneunaderivazione, oco-munque uninterpretazione qualitativasoddisfacente ([55], pag.4; 295). Ilpendolocomparepoi, incidentalmente, allinternodi altri problemi econ-testi: ilpendolobalisticonellostudiodelleleggidiconservazione,ilpendolocomestrumentoperladeterminazionedellacostantediaccelerazionegravi-tazionale g, i pendoli a cui si possono sospendere due cariche elettriche che sirespingonofraloro(unasortadielettroscopio). Laricercaindidatticadel-lasica,invece,hadatempocominciatoadanalizzarequestosistemasicopi` unel dettaglioedaunapluralit` adi punti di vista, producendounagranquantit` a di materiali, come ad esempio percorsi didattici, guide ad attivit` a dilaboratorio, animazioni alPC,checostituiscono, potenzialmente, unafontepreziosaperlinsegnamentodiquestoargomento.Suddivideremo le nostre proposte in paragra diversi a seconda delle dimen-sioniche entranoingioco. Le tre dimensioni,come ancheimaterialiadesserelativi hanno tuttavia dei margini sfumati, e pertanto tale operazione di clas-sicazione, spesso, sar` a pi` u una scelta nalizzata a rendere la nostra propostailpi` upossibilechiarachenonqualcosadirigidoeassolutamentedetermina-to. Del restoconsideriamolapossibilit` adi connessioni/sovrapposizioni trale diverse dimensioni come unulteriore conferma della necessit`a di pensare amaterialiarticolatianchenellaforma,ingradodifarrisuonarefradilorolediversedimensioni relativeallinsegnamentodellasica. Abbiamodiscussodi questo, daunpuntodi vistagenerale, nei capitoli precedenti; adessove-dremocomeleinterrelazionifralediversedimensionientranoingiocoinuncontestosicospecico.Incorrispondenzadi ogni sezionesar` aanchefornitaunaguidaai materia-44li reperibili eriportati inbibliograa, nellastessaformacheusiamoqui diseguitoperdareindicazionisuaspettigeneralidelpendolo.GuidaairiferimentigeneralisulpendoloIlpendoloneilibriditestoscolasticitradizionali: [53].Lanalisi proposta in questo articolo si riferisce alle scuole di Grecia e diCipro;tuttavia,ilquadrogeneraledelineato `ebenindicativodelruoloriservatoaquestoargomentoneitestidimoltialtripaesi.Risultatidiricercaindidatticarelativialpendolo: [54]-[57].Il progettointernazionaleIPP(International PendulumProject)[54]`eunprogettocreatodaungruppodi ricercaaustralianoguidatodaMichael R. Matthews, anche autore del libro Time for Science Educa-tion[55]. DuenumerispecialidellarivistaScience&Educationsonostati interamentededicati al pendolo[56]. Preziosesonopoi leindi-cazioni bibliograche raccolte da Colin Gauld in un articolo consultabilesulsitodellIPP[57].4.1 Dimensionedisciplinare4.1.1 Peculiarit`asichedeifenomeninonlineariUnodei temi trasversali rispettoai domini dellasicadi maggioreportataculturale`equellodellalinearit` a: linearit` adi relazioni algebriche, linearit` adi equazioni dierenziali, linearit`adi spazi vettoriali. Tale linearit`a, perquanto non esplicitata nei tradizionali libri di testo, `e il fondamento matem-aticodi manisfestazioni siche estremamente importanti, che vannodallostudiodelleforzeelastiche(chemodellizzanoil comportamentodelleclas-sichemollestudiateinmeccanica), noal principiodi sovrapposizioneinmeccanicaquantistica,passandoperifenomeniondulatorielottica. ComeriportaOmn`es[94]: Comepremessaalladiscussionedellesottigliezzedellameccanicaquantistica,moltiautoriconcordanosuci` ocheinuncertosensolarendestraordnariamentesemplice: `eunateorialineare. Epropriosfrut-45tandolalinearit` adellateoria`estatarecentementeformulataunapropostaperlinsegnamentodellameccanicaquantisticaalivellodiscuolasecondaria[92]. Ma da che cosa `e caratterizzato il comportamento lineare di un sistemasico?Edachecosaquellodiunsistemanonlineare?Il pendolo`e unesempioparticolarmente interessante per mostrare le dif-ferenze fenomenologiche fraqueste due classi di sistemi. Per capire cosacaratterizzaunsistemalinearepu` oesseredi grandeaiutoanchecapirechecosacaratterizzaunononlineare: unmodoinfatti per illustrarepropriet` asichepu` oesserequellodianalizzarlepercontrasto, stabilendoqualisonoiconnidivalidit` adiunmodello,qualisianoisuoilimitidiapplicabilit` a.Lavori recenti in didattica della sica hanno mostrato come il pendolo possaesserestudiatoavari livelli di dicolt` aedadiversi punti di vista, cos` dapoter ritenere ragionevole progettare attivit` a rivolte anche a studenti di scuo-la secondaria superiore. Ad esempio, come discuteremo qui di seguito, ancheunsemplicependoloforzato,dinontroppocomplicatagestionecomeap-paratosperimentale, eil cui comportamento`erettodaequazioni piuttostosemplici,esibiscecomportamentitipicamentenonlineari,emblematicidisis-temisicibenpi` ucomplessi.I tradiz