Le ricerche del Gruppo di Storia e Didattica della Fisica del Dipartimento "A. Volta" dell’Università di Pavia

Un contributo volto a migliorare questa situazione di fatto viene sviluppato, oramai da più di venti anni, all’interno della comunità scientifica dal Gruppo di Storia e Didattica della Fisica del Dipartimento "A. Volta" dell’Università di Pavia. In particolare, il Gruppo - formato da più di dieci ricercatori e docenti - ha identificato tre aree di studio e di attività: la storia e filosofia della scienza, la science education, le tecnologie digitali.

Storia e Filosofia della scienza

La storia e la filosofia della scienza negli ultimi quaranta anni hanno completamente modificato l’immagine tradizionale di come la scienza si sviluppi e di quale sia il significato della conoscenza scientifica. All’idea tradizionale che una verità oggettiva ed imperitura si raggiunga attraverso prove ed errori con esperienze cruciali e sulla base di fatti incontrovertibili, si è sostituita la più fertile immagine di una serie di filosofie della natura in una continua competizione, dagli alterni successi, verso la concettualizzazione, quantificazione e matematizzazione dei fenomeni. Questi ultimi pertanto sono inquadrati, e prodotti, in sistemi concettuali alternativi e non possono più essere considerati cruciali. Sono oramai considerati essenziali per il procedere e per l’indirizzo della ricerca fattori che nel passato venivano esclusi, come i contesti culturali, istituzionali e sociali in cui gli scienziati vivono, nonché le loro predilezioni individuali per l’una o l’altra filosofia della natura. Alla tradizionale oggettività e neutralità della scienza si va sostituendo una concezione che dà anche largo spazio alla soggettività dello scienziato. Di verità ed intersoggettività si potrà ovviamente sempre parlare, ma all’interno dei paradigmi adottati, anche se di questi ultimi, accanto agli aspetti cognitivi, si sottolineano quelli della fertilità e dell’efficacia. Metafora più appropriata di quella riduzionistica verso componenti elementari è oggi quella degli elementi di intersezione di matrici disciplinari, che ben si accosta all’idea dei nodi delle sempre più diffuse reti. L’immagine della scienza che risulta da queste considerazioni è quella di una cultura storico-scientifica che comprende sia i processi di innovazione (invenzione, concettualizzazione, scoperta) che quelli di giustificazione (sviluppi logici, quantificazione, matematizzazione) e di corroborazione sperimentale ("verifiche" e "falsificazioni").

Science Education

La "science education" non può più fare riferimento alla vecchia immagine della scienza e continuare a presentare improbabili gerarchie ipotetico-deduttive come sintesi di presunte verità. Indagini accurate mostrano come questi approcci siano incapaci di trasmettere conoscenze scientifiche agli studenti che, sempre più, in tutto il mondo più avanzato, abbandonano gli studi scientifici sia a scuola, ove è consentito, sia all'università. Il problema è complesso: al successo della ricerca si affianca l'insuccesso dell'educazione. Approcci più moderni e largamente condivisi, anche a livello internazionale si basano su metodologie costruttiviste che prevedono una sostanziale modifica del ruolo dell'insegnante e della sua interazione con la classe in modo da diventare la guida attenta e partecipe di studenti attivi e responsabili, impegnati nella elaborazione della propria sintesi culturale.

In quest'ottica, obiettivo fondamentale della ricerca è l'individuazione e la sperimentazione di metodologie secondo cui la trasmissione culturale in fisica diventi un processo efficace ed estendibile ad una larga base della popolazione. Tale impostazione implica il tener conto dell'interazione fra strutturazione ottimale della disciplina, problemi cognitivi degli studenti, strategie didattiche e professionalità degli insegnanti. D'altra parte il continuo accrescersi delle conoscenze, e la loro rapida obsolescenza, stimolano un apprendimento innovativo, basato sull'acquisizione della capacità d'impostazione dei problemi, più che uno conservativo, basato sulla risoluzione di problemi già impostati. Ovviamente, nel primo caso diventano rilevanti non solo le competenze tecniche necessarie al secondo, ma anche quelle più generali, che fanno riferimento a scelte oggettive e quindi a sistemi di valori; in pratica a quelle caratteristiche che sono proprie della ricerca scientifica. Difficile a questo punto affidarsi solo ai tradizionali libri di testo per la diffusione della cultura storico-scientifica.

 

Tecnologie Digitali

Le tecnologie digitali possono offrire nuove soluzioni. La diffusione dei siti web, costruiti sulla base di un linguaggio ipertestuale utilizzabile in modalità grafiche molto intuitive, ha dato un forte impulso anche agli strumenti di reference (enciclopedie, dizionari, manuali), oramai basati su tecnologie digitali non solo ipertestuali ma anche multimediali (ipermedia), diffusi tramite CD-ROM e, tra poco, tramite i più capaci DVD-ROM. Si delinea dunque una straordinaria, ma ancora difficile, possibilità di sintesi tra una eredità, informatica e letteraria, non lineare (gli ipertesti) ed una, cinematografica e televisiva, lineare (media audio-video). Su questo terreno i nuovi approcci alla diffusione della cultura storico-scientifica trovano concrete possibilità di nuove capacità espressive, per quanto riguarda sia i contenuti sia le metodologie. Da una parte infatti, testi, fonti originali, grafici, disegni, schemi, foto, animazioni, movies, commenti audio, elaborazioni matematiche, simulazioni quantitative di esperienze scientifiche possono essere ricondotti al formato digitale e variamente interconnessi; dall’altra le stesse tecnologie digitali consentono un approccio differenziato per profondità di livello. Si può pensare pertanto di offrire ad utenti meno esperti contributi più semplici in formati maggiormente multimediali, e quindi maggiormente lineari, per passare via via a formati non lineari: ad esempio, partendo da movies ed animazioni, passare a presentazioni in modalità automatica, presentazioni interattive, testi, ipertesti, ipertesti multimediali, ed infine a moduli multimediali singoli, ricercati tramite l’accesso a potenti database. Inoltre queste differenti modalità di diffusione delle conoscenze possono essere utilizzate sia in aula, in presenza del docente, che in esercitazioni in aule attrezzate, sia dallo studente a casa tramite memorie di massa (es. CD), sia a distanza con collegamenti tramite internet. Ad una prima fase pioneristica, oggi fa seguito una standardizzazione sia degli strumenti software per realizzare questi ipermedia sia delle caratteristiche stilistiche offerte per la navigazione. Ciò, ovviamente, facilita tanto la preparazione quanto l’utilizzazione di questi nuovi strumenti. E’, d’altra parte, anche ovvia la sintonia tra queste tecnologie e le nuove esigenze didattiche. Per lo studente si applica oramai la metafora del navigatore nella conoscenza, ed al docente, che non può dominare tutte le informazioni facilmente reperibili, si attribuisce il compito di guida. Le mappe concettuali diventano qui un programma ipertestuale che consente sia la sintesi sia, con opportuni collegamenti, l’accesso ai contenuti.