Progetto SeCiF - LUCE E VISIONE - M. Gagliardi, E. Giordano

Il progetto
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1.1 Contenuti

Luce e visione propone un itinerario per affrontare lo studio di base dei fenomeni luminosi dal punto di vista fisico, sottolineandone le connessioni con altri punti di vista indispensabili per interpretare la vastissima esperienza quotidiana legata alla vista che ognuno di noi possiede. Gli argomenti di fisica affrontati si situano per la maggior parte nell’area tradizionalmente indicata come ottica geometrica. Non mancano tuttavia accenni ad argomenti di ottica fisica che a nostro parere non possono essere evitati in un percorso di apprendimento significativo.

Il progetto non pretende infatti di trattare in modo esaustivo tutti i temi affrontati, ma piuttosto di costruire un quadro generale al cui interno i contenuti più usuali dell’insegnamento relativi al rappresentare e interpretare “il vedere” acquistino significato e pregnanza nel più vasto campo della cultura umana.

1.2 Motivazione ed obiettivo

La ricerca didattica ha messo in evidenza ed analizzato le difficoltà di ottenere un apprendimento significativo in questo come in altri ambiti della fisica, ha esplicitato alcuni aspetti critici della ricostruzione fisica dei fenomeni naturali a cui tali difficoltà possono essere ascritte, ha infine individuato metodi didattici efficaci per affrontarle.

In particolare, si è constatato che “Spiegare e Capire la Fisica” dei fenomeni luminosi richiede un percorso lungo, complesso, interdisciplinare e che tale percorso può essere avviato fin dalla scuola dell’infanzia e portato avanti lungo l’arco scolastico con modi e tempi rispettosi dei modi di apprendere e delle esigenze cognitive, emotive ed affettive che caratterizzano gli allievi delle diverse età.

“Luce e Visione” affronta contenuti selezionati e propone attività didattiche mirate con l’obiettivo di permettere agli insegnanti di appropriarsi in modo professionalmente efficace dei risultati della ricerca didattica in relazione agli aspetti dei fenomeni luminosi che sono alla base di un apprendimento significativo dell’ottica geometrica e del processo della visione. Da questo punto di vista, la proposta si rivolge agli insegnanti di tutti i livelli scolastici.

Molte delle attività sperimentali, in particolare l’osservazione di situazioni e fenomeni della vita quotidiana e la realizzazione di esperienze qualitative, sono proponibili a tutti i livelli della scuola di base, anche se gli strumenti di descrizione/rappresentazione che si possono utilizzare ed i livelli di interpretazione e formalizzazione che si possono raggiungere dipendono molto dalle fasce di età degli allievi. Ai primi livelli scolari si dovrà porre particolare attenzione al rapporto tra il piano cognitivo e il piano fantastico ed emotivo che le osservazioni e le esperienze possono evocare nei bimbi più piccoli. A livelli scolari più alti sarà possibile arrivare gradualmente agli esperimenti quantitativi e alle attività di schematizzazione e modellizzazione presentate nella proposta, che portano alla formulazione di leggi generali attraverso schemi geometrici, relazioni aritmetiche e algebriche, dipendenze funzionali. Su queste basi potrà essere sviluppato dall’insegnante di scuola secondaria un percorso di ulteriore approfondimento dello studio dell’ottica, facendo riferimento anche a strumenti didattici più tradizionali (libri di testo per lo svolgimento della parte più formale e dei relativi esercizi/problemi, apparecchiature di laboratorio per l’esecuzione di esperimenti più avanzati).

LUCE E VISIONE si presenta in definitiva come un prodotto che può assumere significati diversi a seconda dei destinatari. Per gli insegnanti di scuola dell’infanzia e di scuola elementare, in genere spaventati dalla fisica e con ricordi di scuola secondaria superiore tutt’altro che rassicuranti, vuol essere, oltre che una risorsa dal punto di vista didattico, anche uno strumento di apprendimento personale sui fenomeni luminosi. Per gli insegnanti di scuola media, per la maggioranza non laureati in fisica ma comunque ex studenti all’università di una fisica vista come “materia di servizio” e generalmente poco amata, LUCE E VISIONE vuol essere uno strumento che consente un cambiamento personale di prospettiva nella considerazione degli aspetti fisici dei fenomeni naturali e che suggerisce il modo per trasferire il nuovo atteggiamento anche agli allievi. Per gli insegnanti laureati in fisica, infine, LUCE E VISIONE può costituire il mezzo per acquistare consapevolezza dei problemi di comprensione, interesse, motivazione che minano alla base l’apprendimento in fisica di tanti alunni (di solito definiti “non portati per …”) e, soprattutto, per rendersi conto che tali problemi possono essere affrontati ed anche, quantomeno in parte, risolti.

1.3 Articolazione

Il progetto è costituito da un insieme di pagine web, variamente percorribili in funzione degli interessi e degli scopi del lettore, suddivise in quattro parti: Introduzione, Quadro di riferimento, Percorsi, Risorse.

1.3.1 Introduzione

L’Introduzione presenta sinteticamente le ipotesi degli autori trattate più diffusamente ai paragrafi 2 e 4 del presente libretto, relative ai processi di apprendimento ed al ruolo dell’insegnante e della scuola .

1.3.2 Quadro di riferimento

In Quadro di riferimento il tema della luce e della visione viene inquadrato nel panorama più generale della cultura. Le sezioni Arte, Astronomia, Biologia[1] affrontano aspetti selezionati dei rispettivi punti di vista disciplinari. La sezione Fisica situa gli argomenti di LUCE E VISIONE all’interno del panorama complessivo della fisica della luce. Per altri punti di vista culturalmente significativi (filosofia, geometria, mito, psicologia religione, tecnica) vengono indicate voci bibliografiche di riferimento e/o presentate esemplificazioni che evidenziano importanza e pervasività del tema.

1.3.3 Percorsi

Percorsi costituisce la parte centrale della proposta e intende presentare un percorso emblematico di costruzione/rilettura dei modi scientifici di guardare ai fenomeni legati alla luce ed alla visione attraverso quattro tappe fondamentali: l’analisi di situazioni di vita quotidiana; la realizzazione di esperienze controllate ed esperimenti di laboratorio, la costruzione di schematizzazioni e di modelli interpretativi fondamentali, il ritorno all’interpretazione di fenomeni quotidiani. Le proposte sono articolate in quattro sezioni: “Vedere attraverso l’aria”, “L’occhio ingannato”, “Fenomenologie”, “La fisica del quotidiano”.

“Vedere attraverso l’aria” affronta il problema della visione e del comportamento della luce nel caso più semplice e più generale (visione diretta di un oggetto) evidenziando i passaggi fondamentali necessari per arrivare al modello di propagazione rettilinea della luce ed al modello di visione di Keplero[2].

“L’occhio ingannato” affronta il problema della visione e del comportamento della luce nel caso che tra osservatore e oggetto osservato siano interposti oggetti/mezzi diversi dall’aria (specchi, vetri, acqua,…) ed introduce alla necessità di imparare a distinguere, correlare e studiare separatamente i diversi fenomeni che nell’interazione tra luce e materia avvengono contemporaneamente.

“Fenomenologie” è suddiviso in sottosezioni relative allo studio dei singoli fenomeni individuati nella sezione precedente (riflessione, diffusione, rifrazione,…). Per ciascuna di esse si analizza in dettaglio come si comporta la luce e cosa l’occhio vede. I modelli per la propagazione della luce nello spazio, la schematizzazione dei corpi estesi  come insiemi di oggetti puntiformi, la schematizzazione dell’occhio e della visione alla Keplero, introdotti nella sezione “Vedere attraverso l’aria”, sono utilizzati per collegare i due aspetti di luce e visione. Partendo da esperienze qualitative e quantitative sul comportamento di fascetti laser e di coni di luce prodotti da una torcia, vengono ricostruiti tutti i passaggi che permettono di rendere ragione dei fenomeni percettivi già considerati nella sezione “L’occhio ingannato” (il mondo “nello specchio”, l’acquario “schiacciato”, il remo “spezzato” o “piegato” …). Un’ulteriore sottosezione (oltre il modello di raggio) accenna sinteticamente a due aspetti di ottica fisica che non possono essere modellizzati nell’ambito dell’ottica geometrica: l’intensità della luce (definizione e misura, dipendenza dalla distanza dalla sorgente o dallo spessore del materiale interposto tra sorgente e recettore, utilizzi dell’energia luminosa,….) e il colore (colore della luce, colore delle tinte, percezione del colore), rimandando per una trattazione più estesa al Progetto nazionale SeT 406: Luce, colore, energia[3].

Ognuna delle precedenti sezioni di “Percorsi” è organizzata in modo da evidenziare:

·         L’insieme di idee, modi di dire, di fare e di guardare che caratterizzano la conoscenza comune relativa al fenomeno considerato, che derivano dall’esperienza e dal linguaggio quotidiano.

·         L’insieme di idee, modi di dire, di fare e di guardare che caratterizzano la conoscenza scientifica relativa al fenomeno considerato.

·         Le tappe del passaggio guidato dalla conoscenza comune a quella fisica attraverso l’analisi delle situazioni quotidiane, la progettazione e l’esecuzione di esperienze ed esperimenti, l’introduzione di modelli interpretativi.

La sezione “La fisica del quotidiano” propone infine il riesame e l’interpretazione, alla luce delle conoscenze acquisite, di alcune tipiche situazioni quotidiane.

1.3.4 Risorse

Risorse presenta strumenti di diversa tipologia utilizzabili per la programmazione e la sperimentazione di percorsi didattici sul tema Luce e Visione, raggruppati in quattro sezioni: Attività sperimentali, Documentazione di classe, Valutazione, Bibliografia.

Attività sperimentali raccoglie l’insieme di tutte le esperienze suggerite all’interno della parte “Percorsi”, suddivise per contenuto disciplinare affrontato. Documentazione di classe riporta esempi tratti da sperimentazioni svolte a diversi livelli della scuola di base (tracce di percorsi, stralci di discussioni, stralci di relazioni individuali …). In Valutazione vengono suggerite riflessioni e proposte specifiche per l’insegnamento delle scienze sperimentali, elaborate in collaborazione con esperti in campo pedagogico allo scopo di individuare strumenti adeguati per monitorare e valutare il processo di insegnamento/apprendimento nel suo insieme e i percorsi dei singoli allievi coerentemente con il modello di educazione scientifica sotteso a LUCE E VISIONE. Bibliografia infine dà indicazioni su pubblicazioni a stampa e siti web che offrono spunti di approfondimento delle tematiche affrontate nelle diverse parti della proposta.