Breve saggio sul problem solving in fisica

1. TITOLO
Il problem solving in fisica: un esempio di tecnica narrativa
Docente: SPINA ROSA MARGHERITA
All’insegnante di oggi è richiesto di coniugare gli aspetti di didattica disciplinare con quelli
epistemologici, psicologici e pedagogici tramite metodi non semplicemente informativi ma
interattivi e sperimentali ( Michelini 2003b) . La riflessione sul curricolo e la progettazione dei
percorsi didattici deve collegarsi all’attività in classe , tradursi cioè in una effettiva sperimentazione
nel lavoro in classe.
Tra i vari modi di organizzare l’esperienza umana , le tecniche narrative e, in particolare il problem
solving, rappresentano un approccio alla conoscenza di tipo duale cioè una rappresentazione
“possibile e culturalmente orientata del reale” (Claudia Venuleo).
Il “metodo dei casi”, tra le tecniche narrative, risulta particolarmente adatto nei processi di problem
solving.
Viene proposta e discussa la progettazione di un intervento didattico.
Lo studio dei casi nel processo di problem solving consente di strutturare in forma problematica le
proposte didattiche; gli studenti cooperano alla costruzione di un significato condiviso attraverso la
formulazione di un problema aperto in forma di gioco o sfida, in cui hanno a disposizione diversi
gradi di libertà e spazi per definire il problema , per agganciarlo alla vita quotidiana ed, infine,
nell’organizzazione della specifica attività esplorativa.
Tra gli obiettivi formativi , la motivazione all’apprendimento delle discipline scientifiche riveste un
carattere preminente e diffuso e richiede l’attuazione di strategie ad hoc relative ad un contingente
qui ed ora nella conduzione di un processo di insegnamento-apprendimento.
Per dirla alla Popper, molto spesso l’insegnante veste i panni di chi “fornisce soluzioni non richieste
a problemi non posti” ed avverte, in prima persona, la dicotomia o la distanza tra il problema
“scolastico” proposto e i problemi della vita reale percepita dagli alunni. Calare il problema in un
vissuto esperienziale ed emotivo, contribuisce al dialogo ed alla costruzione di una cornice di senso
poiché pone l’alunno come soggetto di apprendimento.
Una situazione problematica ricorrente si presenta , per esempio, nella scelta di introdurre il
principio di relatività galileiana dall’analisi del celebre brano tratto dai “Discorsi sopra i due
massimi sistemi” di Galilei. Una riflessione più orientata nei confronti dell’alunno induce a
osservare almeno due elementi di criticità che sono all’origine della difficoltà e della presa di
distanza, da parte del discente, dal brano e dalla questione in esso affrontata: il suo proporsi come
violazione di canonicità , in quanto perturbazione di uno schema cognitivo, e la sua collocazione
“dentro” la categoria dei problemi scolastici.

2. Rinunciare, del resto, alla trattazione dell’argomento proposto, significherebbe ammetterne
implicitamente il canone e lo stereotipo di oggetto inutile o che non servirà mai nella vita.
Come possiamo trasformare l’evento in un vissuto, una situazione esperienzale di cui narrare il
significato ?
Prendiamo in considerazione una proposta didattica basata sulla “tecnica dei casi” o “case method”.
E’ una tecnica molto antica, che si pensa risalga alla Sorbona del Medioevo « dove era impiegata
nell’insegnamento, sia per mettere in evidenza qualche punto difficile, sia per chiarire
l’applicazione di leggi o principi in caso di problemi complessi .
Successivamente, la tecnica fu riscoperta negli Stati Uniti nel 1908 all’Università di Harvard.
Notiamo, a proposito, che non solo l’idea s’ispirò agli esperimenti della Law School alla fine del
1800, ma che nel piano di studi venne introdotto un corso di legge […..] . Dopo cinquant’anni dal
suo nascere la tecnica arrivò in Italia durante i nostri “anni cinquanta”: per iniziativa di grosse
industrie piemontesi.».1
Si affida ad un gruppo di persone il racconto fedele di un insieme di avvenimenti o di una situazione
problematica.
Nel nostro caso, per esempio, proponiamo ad un gruppo di alunni di “raccontare” una serie di
possibili esperienze o situazioni da prendere in esame, nelle quali il sistema di riferimento è in
quiete.
Iniziamo con l’esperimento di Galilei da compiere all’interno di una nave.
Quando la nave è ferma, gli insetti volano in tutte le direzioni con la stessa velocità; l’acqua che
scende goccia a goccia da un secchiello entra nel collo di una bottiglia; saltando verso prua o verso
poppa con i piedi allineati e con la stessa forza si supera la stessa distanza.
Proseguiamo immaginando altre situazioni simili: l’esperienza di un ragazzo che si trova all’interno
di un treno e lancia una palla verso l’alto ; quella di un alunno che lascia cadere un oggetto
all’interno di un ascensore quando è fermo o, di un altro, che avendo riposto una valigia sul
portapacchi di un treno ne osserva la caduta o, ancora, immaginiamo di pesarci all’interno di un
ascensore o di un treno .
Quando la nave è in moto a velocità costante e senza scosse cosa accade?
Saltare verso prua è più faticoso che saltare verso poppa oppure no?
Le gocce d’acqua rimangono indietro in modo da non centrare più l’apertura della bottiglia oppure
no?
Le farfalle e le mosche continueranno a muoversi con la stessa velocità in tutte le direzioni?
La stessa domanda può essere formulata in relazione agli altri problemi proposti.

3. La fase iniziale è quella di percezione del problema, in cui deve emergere da un brainstorming
divergente, la proiezione immediata di come il problema venga avvertito dal gruppo. Ciascun
alunno potrà esprimere, senza filtri o censure, le proprie idee. L’ambiente della classe si deve
connotare come accogliente, un luogo in cui si può sbagliare e correggersi per imparare.
In questa fase il docente può conoscere “i limiti semantici del modello di conoscenza che propone”.
L’alunno è sottoposto a stimoli numerosi e intensi che si traducono in disagio, anche di natura
relazionale o affettiva, espressione di uno stato in cui sia le premesse sia i successivi sviluppi,
risultano mal definiti.
Annotiamo alla lavagna le possibili osservazioni:
- poiché mentre la palla è in volo , il treno si è spostato in avanti e con esso il bambino, quindi la
palla dovrebbe cadere un po’ dietro al bambino..
- il treno è pieno d’aria che viene trascinata dal treno e spinge in avanti la palla..
- l’aria spinge oggetti di massa e forma diversa in modo diverso…. E così via.
Nella successiva fase di brainstorming convergente le idee vengono selezionate e vagliate per
individuare in modo più preciso il problema. E’ importante raggiungere un clima di controllo
emozionale perché gli alunni accettino la sfida del problema.
A questo punto possiamo concludere la fase iniziale scegliendo, per esempio, di rappresentare il
problema sotto forma di tabella.
Per la fase di soluzione del problema , utilizziamo mappe concettuali o schemi di relazione causa –
effetto, attraverso le varie forme di ragionamento ( analitico, logico – simbolico, quantitativo,
analogico, combinatorio).
Stimoliamo gli alunni a pensare ad esperienze concrete da realizzare e/o suggeriamo l’esperienza
diretta di misurare la massa di un alunno all’interno dell’ascensore sia quando questo è fermo sia
nel caso in cui è in moto con velocità uniforme; oppure proponiamo un filmato ( ad es. digitando
su un motore di ricerca “relatività galileiana.wmv) per orientare alla soluzione definitiva del caso.
PROBLEMA: Come cadono gli oggetti?
Informazioni:
S è fermo
Ipotesi Informazioni:
S è i moto rettilineo
uniforme
Ipotesi
La nave è ferma L’acqua cade
dentro la bottiglia

4. Riprendendo il Dialogo sopra i due massimi Sistemi distinguiamo le due posizioni , geocentrica ed
eliocentrica, e le ragioni dei due opposti fautori. .
Secondo gli avversari di Galilei , un sasso lasciato libero, su una nave ferma, cade lungo la
verticale, mentre su una nave in movimento dovrebbe rimanere tanto più indietro quanto più
velocemente essa si muove .
Il problema non è però esaurito ed apriamo una ulteriore questione.
Siamo giunti alla conclusione che il sasso segue la stessa traiettoria verticale sia che l’esperimento
venga eseguito ed osservato da un osservatore sulla nave quando è in moto con velocità costante o
quando essa è ferma.
Può allora l’osservatore, osservando la caduta del sasso, sapere se la nave è ferma o si muove di
moto rettilineo uniforme? Se, come suggerisce Galilei, ci “ rinserriamo” con qualche amico in una
stanza sotto coperta da cui non possiamo osservare l’ambiente esterno, possiamo distinguere le due
situazioni?
Il principio di relatività afferma l’indistinguibilità dei sistemi di riferimento in moto rettilineo
uniforme tra loro.
Per concludere l’attività proponiamo al gruppo la stesura di un resoconto a conclusione dell’attività
di conoscenza e per valutare l’attività realizzata.
<[……..] l’insegnante potrà attivare un processo di riflessione chiedendogli di raccontare in aula o
di scrivere a casa un resoconto dell’incontro; sarà utile chiarire che non si tratta solo di descrivere
accuratamente i ruoli, i mandati, le azioni e tutto quanto emerso dal gioco […..] , ma di riflettere su
quale impatto questa esperienza ha avuto sul piano della rappresentazione della propria esperienza
scolastica ( relativa al rapporto con i compagni, [….].
L’insegnante stenderà a conclusione dell’intervento un proprio resoconto, sotto forma di diario per
riflettere sull’esperienza < al fine di valutarne il senso, l’utilità, la funzionalità che ha avuto entro il
contesto in cui si è dispiegata. E’ in questo senso uno strumento utilizzabile non solo a conclusione
di un’attività formativa, ma anche a monte di una nuova attività da realizzare.> ( Venuleo)
E’ stata proposta la progettazione didattica di un intervento didattico relativo alla didattica della
fisica, utilizzando la tecnica del problem solving, le cui potenzialità e limiti sono in fase di
sperimentazione.

5. Bibliografia
1) www.irre.toscana.it/obbligo_formativo/lepri.../metodo_dei_casi.pdf