1. Laurea Specialistica in Fisica 18 Luglio 2008
Il contributo della ricerca in
Didattica all’insegnamento
della fisica:
criteri per la progettazione di
nuovi materiali
Candidato: Marchi Francesco
Relatore: Dott.ssa Olivia Levrini
Co-Relatore: Prof.ssa Barbara Pecori

2. Obiettivo e fasi del lavoro
 Obiettivo:
 Progettare nuovi materiali destinati all’insegnamento
della fisica in grado di colmare il gap fra i risultati di
ricerca in didattica e i manuali tradizionali
 Fasi del lavoro:
 Rassegna critica dei materiali esistenti
 Scelta dei criteri di progettazione di nuovi materiali
sulla base dei risultati della ricerca in didattica
 Individuazione di un formato: antologia online
 Studio di fattibilità: il pendolo

3. Dalla ricerca in didattica:
comprensione e complessità
Semplificare e appiattire i contenuti non favorisce una
comprensione profonda (Guidoni, 2001, Capire si
può):
“Quando io guardo una cosa, quello che vedo mi va su dentro
per gli occhi, mi arriva alla testa e poi le cose che mi arrivano
dentro si mettono a correre per tutti quei corridoi che ci sono,
si fermano un momento in tutte le stanze e quando trovano una
stanza con dentro qualcosa che gli assomiglia, si fermano, si
mescolano con quello che c’è che gli assomiglia e gira, gira,
dopo mi viene l’idea e allora scende nella bocca e allora uno la
dice.” (Beatrice, II media)
“Nella mente non ci sono strade tutte dritte, ci sono tanti
incroci e tu puoi passare tante volte dallo stesso incrocio, però ci
passi anche in un modo diverso.” (Paolo, II media)

4. Innovare in didattica della fisica:
insegnamenti dal passato
Queste riflessioni non sono state tenute in
considerazione nelle proposte fatte in passato, che
sono risultate scarsamente adattabili rispetto:
 Alle diverse tipologie di studenti
 Ai diversi stili degli insegnanti
 Alle diverse caratteristiche delle scuole
Da evitare:
 “Monotematicità” e scarsa modularità
 Univocità/linearità in quanto ostacoli alla comprensione
 …

5. Gestire la complessità
della fisica
“Everything should be made as
simple as possible but not
simpler”
A. Einstein

6. Articolazione della complessità e
criteri di progettazione
 Ricchezza delle connessioni interne alla fisica
(dimensione disciplinare)
 Molteplicità delle connessioni della fisica con le
altre discipline (dimensione culturale)
 Pluralità di stili di apprendimento (dimensione
cognitiva)

7. Un formato “adattabile”
Il formato antologia:
 Eterogeneità dei materiali (memorie originali, saggi
critici, guide al laboratorio …)
 Nessuna pretesa di esaustività rispetto ai curricoli
 Molteplicità di accessi
L’antologia di fisica online:
 Struttura ipertestuale gestibile a diversi livelli
 Interattività e feedback

8. Studio di fattibilità
Il pendolo

9. Il pendolo nei libri di testo ...

10. ...e nella ricerca in didattica
International Pendulum Project:
http://www.arts.unsw.edu.au/pe
ndulum/index.html

11. La scelta del pendolo
Il pendolo come contesto:
 Emblematico del gap fra spazio riservato nei
testi tradizionali e materiali disponibili in ricerca
 Ricco rispetto a ciascuna delle tre dimensioni
 Esemplare rispetto all’intreccio delle tre
dimensioni

12. Esplorare le dimensioni
dell’apprendimento
DIMENSIONE CULTURALE
DIMENSIONE DISCIPLINARE
DIMENSIONE COGNITIVA
conclusioni

13. La dimensione disciplinare
 L’importanza della consapevolezza della struttura
della disciplina rispetto a (Eylon et al., 1997, From problem
solving to a knowledge structure):
 Comprensione delle idee centrali
 Capacità di richiamare conoscenze
 Abilità di problem solving
 Individuazione di “temi strutturanti” relativi al
pendolo, caratterizzati da:
 Trasversalità rispetto ai domini della fisica
 Significatività nell’evoluzione storica
 Contrapposizione fra modelli

14. Temi strutturanti e materiali
per l’antologia
 La dicotomia lineare-nonlineare
 Fenomenologia dei sistemi nonlineari
 Esplorare i limiti di un modello per capirne la portata
 La dialettica realtà-modellizzazione
 Grandi oscillazioni e l’approssimazione in fisica
 Pluralità di descrizioni di un sistema fisico:
 Descrizioni spazio-temporale vs energetica
 L’evoluzione del paradigma fra MC e MQ
home

15. Linearità e nonlinearità in
fisica: oscillazioni forzate
 Bistabilità
 Jump effect
Non univocità nella relazione tra
grandezze:
ampiezza di oscillazione vs pulsazione home

16. Approssimazioni in fisica:
piccole o grandi oscillazioni?
home

17. Descrizione energetica vs
spaziotemporale
Energia potenziale, Energia cinetica vs
cinetica, totale potenziale
 La conversione di energia fra forme diverse
 Il tempo come indicatore di irreversibilità
succ. home

18. La dimensione culturale
 Il pendolo nell’opera di Galileo
 L’orologio a pendolo e
la misura del tempo
 Il pendolo e il problema
della longitudine
 ...
home

19. Il pendolo e l’opera di Galileo
 Lettura di passi di
Galileo sul pendolo
 La disputa con la
scuola aristotelica e la
nascita della scienza
moderna
 Ricostruzione di
esperimenti storici
home

20. La dimensione cognitiva
 La gestione di più variabili e la costruzione dei concetti scientifici
 Le animazioni Java come strumento per l’esplorazione di un territorio complesso
Jean Piaget
home

21. La separazione delle variabili e la
costruzione dei concetti scientifici
Il pendolo come contesto per:
 La “gestione controllata” di una pluralità di variabili
(Piaget, 1955, De la logique de l’enfant à la logique de
l’adolescent):
 Lunghezza del filo
 Forza impressa
 …
 L’esplicitazione della varietà delle concezioni degli
studenti relative al termine “fast” (Parnafes, 2008, The
essential nature of complexity in learning):
 Velocità istantanea
 Frequenza
 …
home

22. Le applet java
Possibilità di variare
i parametri del
sistema
Mettere a confronto
ed integrare fra loro
rappresentazioni
diverse
home

23. Conclusioni e problemi aperti
Abbiamo individuato:
 Tre dimensioni sulle quali articolare la complessità
relativa all’apprendimento della fisica
 L’antologia online come formato per la gestione
innovativa di materiali eterogenei:
 Proposte guidate di percorsi attraverso i materiali
 Possibilità di progettare percorsi individualizzati
 Possibilità per gli studenti di esplorare autonomamente i
materiali proposti
Cosa resta da fare (!):
 Individuare altri temi esplorabili su più dimensioni
 Progettare il sito (interfaccia, webdesign...)
 …