In occasione del centenario della morte di Emilio Salgari si propone la lettura di brani da alcune sue opere, di genere protofantascientifico, per motivare i giovani nello studio delle discipline scientifiche.

Con questo lavoro vorrei fare chiarezza sul significato di entropia nell'ambito della termodinamica.

Le Unità di Ricerca Didattica di 18 istituzioni universitarie e l'INFN si sono coordinate per un'offerta di innovazione didattica in fisica che si articola in un Master biennale per insegnanti sulla fisica moderna, una scuola estiva per giovani talenti di scuola secondaria sulla fisica moderna ed un gruppo di laboratori didattici fondati sulla co-progettazione scuola-università e articolati dalla scuola dell'infanzia alla secondaria superiore su diversi temi (misura, moto, fluidi, energia, fenomeni termici, elettrici, magnetici ed elettromagnetici). Tra i prodotti vi sono materiali di ricerca.

Il progetto LabGEI ha proposto alle scuole di base (primarie e medie) oltre alla mostra Giochi Esperimenti Idee, esposta ogni anno dal 1994 e realizzata in collaborazione con l'AIF, una serie di Laboratori Concettuali di Esplorazione Operativa (CLOE) in cui la formazione degli insegnanti di scuola primaria si è integrata con proposte di didattica attiva per i bambini, condotte da ricercatori con gli insegnanti delle classi del territorio e fondate sulla ricerca didattica. Diversi convegni su temi di interesse per la scuola hanno coronato la manifestazione.

Nelle feste di Natale tra il 1860 e 1861, Faraday dedicò ai giovani di Londra sei lezioni divulgative di fisica e di chimica, che poi furono pubblicate come "La storia chimica di una candela". Della reale stesura del testo se ne occupò Crookes, che seguì le lezioni stenografando le parole del grande scienziato. Faraday era convinto che "non c'è porta più aperta di quella offerta dai fenomeni fisici di una candela che arde per chi voglia addentrarsi nello studio delle scienze naturali". Dopo centocinquanta anni, la tesi di Faraday può essere considerata ancora valida e se ne dimostra come.

L'edizione 2011 della scuola di fisica del Pigelleto, realizzata nell'ambito del Piano Lauree Scientifiche dal Dipartimento di Fisica dell'Università di Siena e rivolta agli studenti delle scuole superiori, si è tenuta sul tema "Mille e un'energia: dal sole a Fukushima". Dalle macchine termiche ai pannelli fotovoltaici, dallo smorzamento elettromagnetico alla levitazione magnetica, le lezioni e i laboratori hanno mostrato l'elevata valenza didattica di argomenti, raramente affrontati a scuola, ma che coprono uno spazio culturale e tecnologico di primaria importanza per la nostra società.

Sono presentate le diverse modalità con cui è stata effettuata la valutazione degli apprendimenti degli studenti nella scuola secondaria di primo grado a partire dalla fine degli anni Settanta: scheda di valutazione, scheda di valutazione sperimentale, portfolio, ritorno ai voti. In tutti questi anni nelle scuole si è fatto un gran lavoro sulla valutazione, che è andato in gran parte perso.

Nella didattica della fisica, è ormai diffusamente riconosciuta la valenza positiva determinata dall'uso di software di simulazione. In questo caso, c'è un aspetto in più, consistente nel fatto che la simulazione può essere realizzata direttamente dallo studente, attraverso l'uso di semplici comandi geometrici di base. Sono presentati alcuni esempi di applicazione del software di geometria dinamica Geogebra per la simulazione di processi fisici.

Durante l'anno scolastico 2010/2011 nel Liceo Classico Statale G. Mazzini di Genova è stata avviata l'attività "We Measure!" che si propone come obiettivo principale quello di uno studio della fisica integrato da misurazioni di grandezze che ci circondano nella vita quotidiana. Un'interessante esperienza inserita nell'attività ha visto una classe attivamente coinvolta nel controllo del rispetto del limite di velocità del pullman in cui viaggiavano durante un viaggio di istruzione. Le misure sono state possibili grazie alla cartografia sul web e ad un ricevitore GPS.

È stata realizzata un'unità didattica di apprendimento relativa all'analisi delle prestazioni di un pannello solare a celle fotovoltaiche in grado di erogare una potenza di 80 Wp. Le prestazioni sono state valutate in termini di massima potenza erogata su un reostato e confrontate con le misure di irraggiamento fornite da un radiometro dell'ARPAL, anche variando l'inclinazione del pannello rispetto alla direzione dei raggi solari. È stato quindi possibile stabilire il rendimento energetico del pannello e prevedere, su basi statistiche, l'energia che può produrre in un anno.

"Photonics explorer" ("esploratore della fotonica" branca dell'ottica che studia il modo di controllare la propagazione dei fotoni) è un progetto europeo che ho conosciuto da Robert Fischer della Vrije Universiteit Brussel: ho collaborato favorendo i primi contatti con insegnanti europei e ho fatto parte di un gruppo di insegnanti "revisori" che hanno letto e commentato il lavoro prima della presentazione. Ora il progetto è in rete dove si possono trovare tutte le informazioni. È stato presentato il kit prototipo ad Amburgo lo scorso 30 agosto.

Il CERN di Ginevra organizza ogni anno corsi per gli insegnanti di Fisica provenienti da tutto il mondo, dando loro la possibilità di vivere tre intense settimane in un ambiente in cui si fa ricerca di frontiera. Durante l'High School Teachers Program, spunti per l'insegnamento della fisica moderna s'intrecciano con la condivisione di esperienze didattiche diverse. In questa comunicazione saranno presentate semplici attività che possono essere realizzate in classe per stimolare il pensiero critico e avvicinare i ragazzi ad argomenti di attualità scientifica.

Il Dipartimento di Fisica dell'Università degli Studi di Milano ha attivato dal 2004 il laboratorio SAT (ScienzATeatro) che ricerca la possibilità di migliorare la percezione della fisica negli studenti per aumentarne la motivazione allo studio. Finora SAT ha prodotto, in collaborazione con alcune compagnie teatrali e col Piccolo Teatro di Milano, quattro spettacoli e una lezione spettacolo, rivolti ciascuno ad una specifica fascia d'età scolare coinvolgendo più di 80.000 spettatori, di cui 6.000 insegnanti. Si presentano brevemente gli spettacoli e i principali risultati raggiunti.

La comunicazione illustra i contenuti di un sito web in cui sono stati raccolti i materiali prodotti con due classi seconde di un ITIS. Il sito nasce con l'intento di analizzare in modo qualitativo o quantitativo il comportamento della luce (riflessione e rifrazione). A questo proposito abbiamo realizzato classiche esperienze di laboratorio mediante l'utilizzo di "materiale povero" e sorgenti di luce LASER (rosso e verde) e fotografato le situazioni così da poterle analizzare successivamente.

Presentiamo in questo lavoro alcuni risultati del percorso didattico che porta dalla conduzione alla superconduzione all'interno del laboratorio PLS3 di Superconduttività del Dipartimento di Fisica dell'Università degli Studi di Milano e coinvolgente sette classi di scuola secondaria di secondo grado.

La fisica non è estranea a ciò che accade nella società, e viceversa. E' noto che nella storia un'élite (sacerdoti, i governanti, ...) ha approfittato della scienza per rafforzare il proprio potere. Ma la fisica ha anche mantenuto un rapporto fecondo con le tradizioni, i miti, i giochi ... coinvolgendo le classi più popolari. Nella presentazione saranno forniti esempi che mostrano come la mitologia (greca, cristiana ...) ha ispirato la strumentazione e la terminologia utilizzate in fisica. Ci sorprenderemo come nelle fiere popolari furfanti e padroni dei giochi hanno utilizzato (senza saperlo!) principi fondamentali di fisica per guadagnarsi da vivere. Ciarlatani e buffoni che, ancora oggi, propongono giochi e scommesse dove non vince chi vi partecipa ma il truffatore che li propone o un suo complice, i quali sanno per esperienza (e non per studio scientifico) il trucco per vincere. Prendendo per mano gli aspetti fisici, faremo una passeggiata tra le tradizioni, i costumi popolari e ... gli imbroglioni e illustreremo con alcune dimostrazioni i legami tra la fisica e la cultura popolare.

Sulla base dell'attività di vigilanza svolta come ispettore tecnico nelle scuole secondarie della Lombardia della Lombardia, verranno proposte alcune riflessioni sugli esami di Stato delle scuole secondarie di 2° grado. Ci si soffermerà su cosa è cambiato nel corso negli anni, su cosa non è cambiato, sulle principali problematiche emerse durante lo svolgimento della vigilanza. Specifica attenzione verrà dedicata alle discipline scientifiche. La riflessione conclusiva riguarderà l'utilità e il significato di questi esami.

In questa comunicazione fornirò delle indicazioni utili per l'esecuzione delle esperienze di statica. Ho più volte pensato di effettuare una verifica sperimentale della risultante di tre forze sghembe, ma l'applicazione ripetuta della regola del parallelogramma nello spazio o la procedura per componenti si mostravano abbastanza contorte ed imprecise. Ho ottenuto una risposta soddisfacente misurando le grandezze che intervengono nel prodotto scalare. Durante quest'estate riflettevo sull'esperienza della composizione delle forze, ma non avevo carrucole e disponevo soltanto dei seguenti strumenti: bilancia al decimo di grammo e metro. Ho appeso due oggetti, legati fra loro con un filo, a una coppia di corde oblique, eliminando le carrucole e il loro fastidioso attrito. Il parallelogramma o l'equilibrio dei momenti consentivano la determinazione delle forze tra i pesi e la verifica del principio di azione e reazione. Con una tavola ho allestito un piano inclinato, però occorreva un carrellino e un dinamometro. L'impiego opportuno della bilancia ha permesso di aggirare l'attrito del carrello e di migliorare la precisione dell'esperienza. Infine ho considerato una travetta con più pesi; adottando degli accorgimenti, ho individuato le rette d'azione delle forze e, quindi, ho calcolato e verificato i valori delle reazioni vincolari.

Le attività sperimentali giocano un ruolo fondamentale nel processo di insegnamento/apprendimento della Fisica. Il loro potenziale formativo viene notevolmente accresciuto se l'esperimento è proposto in modo tale da evidenziare il ruolo centrale che la strategia sperimentale riveste nel raggiungimento di un determinato risultato. In questo contesto, viene proposto un percorso sperimentale volto alla determinazione della potenza dissipata dalle correnti di Foucault in un cilindro che rotola su un binario conduttore immerso in un campo magnetico. In una prima fase gli studenti sono guidati nell'individuazione delle diverse modalità di dissipazione di energia nel sistema (attrito meccanico, effetto Joule globale e contributo delle correnti di Foucault) e nella loro misura diretta. La discussione dei risultati di questa fase consente di focalizzare la strategia più adeguata per la misura di contributi alla dissipazione (effetto Joule dovuto alle sole correnti di Foucault) che restano diversi ordini di grandezza al di sotto degli altri effetti dissipativi più rilevanti. La strategia sperimentale illustrata è centrata sulla possibilità di discriminare il contributo derivante dalle diverse forze che agiscono sul cilindro nei suoi differenti regimi di moto. A questo proposito l'uso di una comune webcam e di software di editing video liberamente disponibile risulta particolarmente efficace.

L'innovazione didattica si gioca sulla capacità di trasformare l'insegnamento in un contesto partecipato in cui i singoli sono responsabili per proprio apprendimento. Ecco allora che laboratori didattici ben progettati e condotti in classe con materiali che consentano strategie di inquiry learning ed il monitoraggio degli apprendimenti pongono nelle mani dell'insegnante gli strumenti dell'innovazione didattica su cui la riforma della scuola potrebbe contare. Le competenze di progettazione di materiali e percorsi si acquisiscono gradualmente e richiedono il sostegno della ricerca didattica. Il progetto IDIFO3 condiviso da 18 università nell'ambito del PLS propone laboratori didattici come modalità di formazione situata degli insegnanti ed attività istituzionali (Master, corsi di Perfezionamento e singoli insegnamenti) in attuazione del documento della Commissione Berlinguer "Proposte per un programma di sviluppo professionale in servizio dei docenti di discipline scientifiche", riportato all'indirizzo: http://www.pubblica.istruzione.it/argomenti/gst/allegati/sviluppo_discipline_scientifiche.pdf La ricerca didattica come base e modalità di lavoro viene proposta per la formazione degli insegnanti per l'innovazione didattica.

Si presentano le attività svolte, tra febbraio e giugno 2010, da tre classi quarte del Liceo Scientifico "E. Majorana" di Capannori (LU) nell'ambito del progetto europeo NanoYou "Nanotechnology for European Youth". NanoYou è un progetto europeo, finanziato dal Settimo Programma Quadro, con lo scopo di accrescere la conoscenza di base delle NanoTecnologie nei giovani e di promuovere una riflessione sui loro aspetti etici, legali e sociali. Il progetto è realizzato da un partenariato internazionale, coordinato dalla rete ORT Israel e di cui fanno parte, tra le altre, istituzioni quali European Schoolnet (EUN), l'Interdisciplinary Nanoscience Center (iNANO) della Aahrus University, il Nanoscience Centre della Cambridge University e La Cité de La Science di Parigi. Il progetto propone, da un lato, percorsi e materiali didattici adatti ai livelli scolastici corrispondenti alla scuola secondaria (di primo e secondo grado), dall'altro diverse attività nei musei scientifici, per i giovani fino a 25 anni. Il Liceo Scientifico "E. Majorana" appartiene alla prima generazione di scuole-pilota, selezionate per l'a.s. 2009/10 per insegnare le NanoTecnologie nelle loro classi. Si descrivono quindi sinteticamente le scelte pedagogiche di fondo e l'itinerario didattico che ha impegnato gli alunni e i docenti in lezioni teoriche, giochi di carte, esperimenti di laboratorio, visite ai laboratori NEST di Pisa, dibattiti in classe attraverso giochi di ruolo, convegni, interviste e focus group. Allo sviluppo della sperimentazione hanno contribuito, in stretta collaborazione, docenti di Matematica e Fisica, Scienze Naturali e Chimica, Filosofia e Religione Cattolica. Tutte le informazioni sulle attività del progetto a livello europeo sono disponibili all'URL http://www.nanoyou.eu.

Il Liceo Classico Statale "G. Mazzini" di Genova è stato capofila del progetto "B@sis. La nuova alfabetizzazione dalle competenze all'orientamento della vita" nell'ambito del bando nazionale "Innovadidattica", promosso dall'Agenzia Nazionale per lo Sviluppo dell'Autonomia Scolastica nell'anno scolastico 2008-2009. All'interno di tale progetto, destinato a valorizzare le competenze e la trasversalità, è stata realizzata l'unità didattica di apprendimento "Suspense a Sampierdarena: un percorso giallo tra le vie del nostro misconosciuto quartiere". L'oggetto dell'unità didattica prodotta consiste nella realizzazione di brevi racconti gialli da parte degli studenti dell'ultimo anno della scuola secondaria di primo grado e dei primi anni della scuola secondaria di secondo grado. I racconti sono ambientati a Sampierdarena, quartiere di Genova in cui ha sede il Liceo Mazzini. La trasversalità fra l'asse dei linguaggi e quello matematico si è concretizzata inserendo nei racconti delle parti direttamente collegate a stimolanti aspetti scientifici, la maggior parte dei quali rappresentano la soluzione di un enigma e si prestano ad essere affiancati da attività laboratoriali.

Lo scorso anno, al Congresso AIF di Mantova, ho presentato un mio modello in miniatura del «Gravity Powered Calculator» dell'Exploratorium. Si tratta di un piano inclinato, lungo il quale il visitatore lascia cadere palline d'acciaio che, giunte alla fine della rampa, dopo aver corso su un trampolino orizzontale, volano per un tratto, atterrando in punti diversi a seconda delle posizioni di partenza. I punti di arrivo corrispondono con notevole accuratezza alla radice quadrata delle posizioni di partenza. In quella circostanza, ho dimostrato che l'exhibit poteva essere scomposto in parti, ognuna afferente a qualcuno degli esperimenti sulla caduta dei gravi compiuti da Galileo circa quattrocento anni fa. In seguito, analizzando i manoscritti di Galileo portati alla luce dallo storico canadese Stillman Drake e soffermandomi sul folio 116 v , ho scoperto che non solo le parti ma l'intera apparecchiatura dell'exhibit americano può essere ricondotta ad un progetto originale di Galileo. Il trampolino orizzontale, non visibile nello schizzo galileiano, deve essere però necessariamente ipotizzato. I calcoli riportati sul medesimo folio rivelano, inoltre, che lo scienziato pisano intendeva verificare se fosse valida l'espressione matematica da lui trovata per le gittate orizzontali, in base alla posizione di partenza delle palline, a prescindere dall'inclinazione della pista. Il dispositivo costruito dai progettisti dell'Exploratorium mette a fuoco le radici quadrate, senza però risalire a Galileo.Ritengo quindi che il «Gravity Powered Calculator», chiarito chi fu a realizzarne il prototipo, non possa avere altro nome che quello di «calcolatore galileano». Nel frattempo, ho verificato che i risultati da me ottenuti non dipendessero dalla scanalatura della pista usata, eseguendo prove con una scanalatura diversa. Quest'ultima, di altra forma e più profonda della precedente, non più in plastica ma in profilato di alluminio, mi ha permesso anche di eseguire una variante dell'esperimento, mediante l'urto di palline sul trampolino orizzontale.

Scopo di questa comunicazione è di presentare gli obiettivi e i contenuti dei programmi di scienze in Spagna e, in particolare in Catalogna, nell'educazione secondaria obbligatoria (ESO, allievi da 12 a 16 anni), ponendo particolare attenzione ai contenuti di fisica. In seguito esaminare gli obiettivi e il contenuto dei corsi di fisica delle scuole superiori (Bachillerato, studenti di 17-18 anni). Infine sarà presentato brevemente un progetto curricolare innovativo condotto nel campo della fisica nelle scuole superiori in Catalogna chiamato Física en contexto, adattamento del progetto inglese Salters Horner Advanced Physics.

Il quadro delle più importanti ricerche nel campo della didattica scientifica emerge dai numerosi progetti di ricerca presentati alla Scuola Estiva internazionale di dottorato di ricerca: ESERA10 (European Science Education Research Education - Summer School 10) tenuta ad Udine dal 25 al 30 luglio 2010. La "Design Based Research" è alla base di un quadro di riferimento per una collaborazione scuola-università che promuova un insegnamento basato sull'indagine riflessiva (Reflective Inquiry), che risulta in grado di migliorare la didattica e i risultati di apprendimento. La ricerca in didattica scientifica segue attualmente quattro principali prospettive: focalizzazione sui contenuti, il rapporto tra teoria e pratica, sviluppo di teorie e modalità per migliorare l'insegnamento delle scienze. La conoscenza pedagogica dei contenuti, "Pedagogical Content Knowledge, PCK", orienta le ricerche sulla formazione degli insegnanti di discipline scientifiche e si estende alle possibilità di esplorare aspetti di PCK nella didattica quotidiana dell'insegnante. In pieno sviluppo appare la ricerca sull'insegnamento/apprendimento scientifico in contesti extrascolastici, anche in relazione alle contaminazioni tra tali contesti e l'ambiente scuola. Un bilancio sulle ricerche dei 50 dottorandi partecipanti presenta il seguente quadro: riguardano argomenti legati ai contenuti disciplinari per il 30%, le modalità dell'insegnamento scientifico e la formazione insegnanti per il 16% ciascuno, temi culturali e sociali, storia e filosofia per il 14%, progettazione, valutazione e validazione curricolare per il 10%, l'apprendimento scientifico in diversi contesti di apprendimento per l'8%, ed infine l'apprendimento basato sulle tecnologie per il 6%. L'analisi delle ricerche discusse ad ESERA10 evidenzia numerosi aspetti utili ad orientare il lavoro dell'insegnante nella prassi quotidiana.

Ho partecipato, rappresentando l'AIF, ad una serie di incontri in un gruppo di lavoro internazionale costituito da 55 docenti provenienti da dodici nazioni europee, guidato dall'associazione tedesca onlus Science on Stage Deutschland. Dalle discussioni su concetti e materiali per l'insegnamento scientifico è nata la pubblicazione, in tedesco ed inglese, "Teaching Science in Europe 3", che segue le altre due prodotte negli anni precedenti con analoghe metodologie. Le tre pubblicazioni promuovono una innovazione di stampo costruttivista nell'insegnamento delle discipline scientifiche, decisamente incentrato su attività sperimentali. La terza pubblicazione è organizzata in tre capitoli, che corrispondono a tre sottogruppi di lavoro: il primo riguarda "Scienze nella Scuola dell'Infanzia e nella Scuola Primaria", argomento già affrontato anche nella prima e seconda pubblicazione, mentre il secondo introduce un nuovo oggetto di riflessione: "Benefici delle iniziative di educazione informale" ed il terzo, "Moderazione dell'apprendimento scientifico" prosegue ed integra il discorso sviluppato nella seconda pubblicazione sull'auto-percezione e l'auto-valutazione del docente.

Le Scuole Europee sono state istituite fin dal 1957 al fine di garantire l'istruzione dei figli dei dipendenti delle Comunità Europee. Obiettivo delle scuole è formare cittadini europei, a partire dalla scuola primaria fino all'ingresso all'Università, fornendo livelli elevati di istruzione, nel rispetto delle differenti identità culturali dei singoli. La comunicazione svilupperà i seguenti punti: Organizzazione degli studi presso le Scuole Europee Breve illustrazione del "Sillabo" di Fisica Articolazione dell'esame di Fisica di Baccalaureato Esemplificazione di alcuni problemi assegnati alla prova scritta e dei quesiti proposti alla prova orale.

Il grandioso spettacolo del cielo stellato da sempre ha attratto la fantasia e il desiderio di conoscenza per penetrare i misteri più remoti del cosmo: a quale distanza si trovano da noi le stelle? Che dimensioni e che geometria possiede l'Universo? Sono domande che hanno attraversato i secoli e che sono state l'oggetto dei i più grandi dibattiti dell'antichità. Se oggi ci appaiono facilmente determinate le distanze della Terra dalla Luna e da tutti gli altri pianeti del sistema solare, nel XVI secolo ci furono aspri dibattiti in merito. Sono ormai passati quattrocento anni dalle prime osservazioni astronomiche di Galileo che ebbero incredibili quanto inaspettate ripercussioni. Alcuni docenti di fisica delle scuole secondarie superiori di Torino e i loro allievi, coadiuvati da professori del dipartimento di Fisica dell'Università degli Studi di Torino, e dell'Osservatorio Astronomico di Pino Torinese, hanno realizzato nel mese di giugno 2009 una serata che ha coinvolto ed emozionato un vasto pubblico, dedicata interamente al grande fisico e astronomo Galileo Galilei. In tale occasione l'astronomia, la fisica e la matematica si sono mescolate alla musica, all'arte, alle letture e a commenti delle opere di Galileo. Inoltre un gruppo di studenti delle classi 3 e 4 di Liceo Scientifico ha realizzato con il contributo dei docenti dell'AIF della sezione di Settimo Torinese (TO), il primo cannocchiale progettato da Galileo e trattato nella sua opera “Sidereus Nuncius” e la serata di giugno è stata l'occasione per illustrare dettagliatamente gli aspetti fisici e tecnici affrontati da Galileo. Sono illustrati i momenti più salienti della progettazione e costruzione del cannocchiale e alcune scoperte astronomiche di Galileo conseguite con il suo nuovo strumento.

In questo intervento si vuole richiamare l'attenzione su alcune pellicole che sono legate (in modo diretto o indiretto) alla fisica come scienza e che perciò, a mio avviso, costituiscono un ulteriore mezzo di divulgazione e di apprendimento, soprattutto in ambito scolastico. A tal proposito sono state classificate varie opere sia cinematografiche che documentaristiche alcune delle quali prodotte per la TV che trattano di: meccanica, astronomia e astrofisica, ottica, elettromagnetismo, relatività, geofisica, fisica nucleare, fisica dell'ambiente e storia della fisica, di cui si traccerà una breve esposizione nella quale si metterà in rilievo l'opera artistica e il suo riferimento con le leggi della fisica. Evidenziando anche quali tra queste sono le opere di maggior rilievo e quali tra di esse sono in commercio (in formato dvd). L'accostamento della fisica con il cinema è un modo efficace per far riflettere sulla scienza al di là dei metodi tradizionali offerti dalla divulgazione scientifica. Il potente linguaggio dell'arte cinematografica è uno strumento per esprimere e indagare il significato della scienza e per contribuire a colmare il divario che separa il mondo dell'arte e delle scienze umane dal mondo della ricerca scientifica e della tecnologia, ma anche per attirare l'attenzione dei ragazzi. Il cinema stesso nasce come il frutto dell'applicazione tecnica di una ricerca scientifica. E questo rapporto, cinema e scienza, ha percorso, fra alti e bassi, oltre 100 anni di storia a partire dal 1985.

"Un percorso affascinante si snoda sul lungolago e diventa tutt'uno con le zone di svago. Si tratta di una serie di dispositivi interattivi con cui potete giocare tutti, a qualunque età. Intanto familiarizzerete con i fenomeni fisici su cui i dispositivi si basano. Questo libretto vi aiuta a riflettere in modo sistematico sul loro funzionamento. Consultatelo per stupire gli amici, per soddisfare la vostra curiosità, per organizzare un laboratorio didattico con i vostri alunni. Se vi sembra troppo difficile lasciatelo perdere, se troppo facile procuratevi un libro e approfondite. Comunque continuate a giocare."

Vi è mai capitato di riprendere o di vedere un filmato pensando "chissà come sarebbe farlo vedere in classe?!". Verranno mostrate alcune potenzialità offerte dal "digitale" a partire da riprese costruite ad hoc e non solo: da una icona come i filmati del PSSC o filmati realizzati a scuola o foto di "vacanze"... fino ad arrivare a ricostruzioni virtuali in 3D. L'obbiettivo è quello di evidenziare come sia possibile analizzare qualitativamente e quantitativamente l'evoluzione fisica di un fenomeno studiando una successione di fotogrammi.

Da due anni il Liceo Scientifico G. Galilei di Trieste, in collaborazione con il Corso di Laurea in Fisica dell’Università che ha sede nella stessa città, propone un’iniziativa che ha lo scopo di risvegliare nei giovani l’interesse per la ricerca scientifica fondamentale e che, nel contempo, costituisce un’occasione di aggiornamento per docenti di matematica, fisica e scienze della provincia nel campo delle particelle elementari. L’attività si articola in due fasi successive e comprende un corso preparatorio tenuto presso il liceo dal prof. Marcello Giorgi, docente di Fisica presso l’Università di Trieste, e una visita guidata dallo stesso docente ad un laboratorio dell’INFN. Quest’anno l’iniziativa ha assunto un significato particolare nell’ambito delle manifestazioni attuate nella scuola per il 2005, Anno mondiale della fisica, ed è in questo contesto che viene presentata tramite un video realizzato nel corso della visita del febbraio 2005 ai laboratori dell’INFN di Frascati, da Massimo Giacca, studente del liceo.

Un progetto nazionale, realizzato con il Centro Italiano Ricerche Aerospaziali e con l'Agenzia Spaziale Italiana, segna l'origine di una rete scolastica finalizzata sia a stimolare nei giovani studenti l'interesse per le tecnologie satellitari, che a realizzare alcuni esperimenti da svolgersi nella tropopausa. Il progetto coinvolge scuole di diverso ordinamento, con la peculiarità di un notevole protagonismo da parte degli istituti coinvolti, in cui sono stati ideati e realizzati gli esperimenti in tutte le loro parti. Un importante obiettivo dell'attività consiste nella realizzazione di una documentazione didattica, che sarà anche disponibile on-line entro la fine del corrente anno scolastico e di cui parte di questa comunicazione costituisce un'anteprima.

Il principio di Fermat è un esempio di quei principi variazionali che tanta importanza concettuale hanno nella formulazione della meccanica ondulatoria. Il principio di Fermat sembra voler postulare una sorta di “economia” nel comportamento della luce, come se vi fosse insita, in tale comportamento, una “intelligenza latente” che consente alla luce di scegliere i percorsi per i quali il tempo di percorrenza è minimo. Come aveva intuito Erwin Schroedinger, esiste un’analogia sorprendente tra questo principio ed il principio di minima azione meccanica di Hamilton. L’apparecchio, semplice nella sua concezione e realizzazione, consente di verificare il principio di Fermat sia nel caso della riflessione (angolo di incidenza uguale all’angolo di riflessione) che in quello della rifrazione (sen i / sen r = n’/n).
La sua valenza didattica si colloca nel contesto generale di un discorso mirato a far riflettere lo studente sulla “economicità“ nel comportamento della luce e della materia in generale.

La settimana della Cultura scientifica, promossa ogni anno dal MIUR, è diventata a Faenza ormai da tempo una tradizione consolidata e ricca di eventi, organizzata direttamente dal Comune, tramite un gruppo di lavoro. Ad essa danno il loro contributo tutte le scuole del distretto scolastico, dalle elementari alle superiori, i rappresentanti locali di enti scientifici istituzionali (ENEA, CNR,…), le associazioni scientifiche faentine, ecc. L’intervallo temporale necessario per tutte le iniziative (Mostre, conferenze, visite guidate, ….) ormai supera i due mesi. Tra gli aspetti significativi pensiamo sia giusto sottolineare la continuità nel tempo (siamo giunti alla quinta edizione), la formazione di un gruppo promotore molto affiatato, l’ampia partecipazione di pubblico alle iniziative, l’appoggio del Comune, attraverso l’assessorato all’istruzione, il coinvolgimento, attraverso lo scambio di materiali, di musei scientifici e Science Center. L’exhibit che abbiamo portato a questo Congresso, Un paracadute invisibile, nasce in questo contesto ed è il frutto, insieme ad altri apparecchi, di una nuova forma di collaborazione, essendo stato realizzato, su progetto di un gruppo di insegnanti, da una azienda meccanica faentina: noi abbiamo messo l’idea, loro i materiali e la realizzazione pratica. Non è solo una forma di sponsorizzazione, o di pubblicità da parte della ditta (in questo caso una azienda con un mercato internazionale), ma un segnale della volontà di una maggior conoscenza reciproca e di un legame più stretto tra il mondo della scuola e le realtà produttive locali, passando attraverso la divulgazione scientifica. L’adesione convinta a questa proposta e il successo dell’iniziativa pensiamo che siano una buona premessa per continuare anche in futuro su questa strada. Nel corso della comunicazione viene illustrato l’exhibit e i fenomeni fisici coinvolti e il contesto divulgativo didattico e organizzativo in cui è stato realizzato.

Viene presentato un dispositivo costituito da un lungo cilindro di plexiglas riempito d’acqua all’interno della quale cade, in modo guidato, un imbuto sottoposto a carico costante. A partire dall’analisi delle forze e con alcune ragionevoli ipotesi iniziali, viene proposto un percorso didatticamente interessante che permette di ricavare la legge di resistenza del mezzo in regime turbolento mediante semplici misurazioni di lunghezze ed intervalli di tempo.

Una lettura delle opere di Jules Verne al giorno d’oggi ,cento anni dopo la morte dell’autore, colpisce per la modernità delle avventure descritte e per quanto esse siano simili a molte imprese che l’uomo ha realizzato decenni dopo. I viaggi con la mongolfiera, le esplorazioni con i sottomarini fino alle spedizioni sulla Luna. Abbiamo pertanto pensato potesse essere stimolante riproporre anche nella scuola quest’autore, uno dei padri della fantascienza, per far nascere dalla lettura del testo letterario discussioni sui temi scientifici dominanti dei suoi romanzi, come la balistica, l’elettricità, l’areonautica o la teoria della probabilità. La realizzazione di questo progetto é stata già attuata presso la Città della Scienza di Napoli per un pubblico di allievi di scuole secondarie nella forma di conferenza-spettacolo : una voce recitante leggeva un brano del romanzo “Dalla terra alla luna” e successivamente il docente ne illustrava gli aspetti scientifici e analizzava il rigore dei dati riportati o la veridicità delle situazioni descritte. Lo stesso tipo di lavoro potrebbe essere potenziato a scuola proponendo la lettura dei romanzi in lingua originale (per le classi di francese) attraverso la quale i ragazzi riconoscerebbero gli argomenti scientifici e le innovazioni tecnologiche descritte da Verne. Esse erano frutto di una fantasia che elaborava i risultati della scienza di fine secolo XIX: la stessa che si studia oggi a scuola.

Durante gli incontri del club della Fisica del Liceo Scientifico “M. Curie” di Pinerolo è stato elaborato un percorso storico che, partendo dagli esperimenti di Tolomeo sulla riflessione e rifrazione della luce e arrivando all'effetto fotoelettrico ha messo in evidenza le principali tappe attraverso cui si è sviluppata la comprensione dei fenomeni luminosi. Gli studenti hanno potuto rendersi rendersi conto che il percorso storico è passato inizialmente attraverso la comprensione del processo di visione, in seguito attraverso il dibattito sulla natura della luce che ha condotto all'interpretazione ondulatoria (macchia di Poisson) e infine si è concentrato sui processi di emissione ed assorbimento che hanno condotto ad una revisione del modello interpretativo. L'organizzazione del lavoro è consistita nella suddivisione del club in tre gruppi corrispondenti alle diverse fasce di età dei componenti: gli studenti di terza hanno riprodotto l'esperimento di Tolomeo e altri esperimenti sulla rifrazione; gli studenti di quarta si sono occupati dei fenomeni legati all'interpretazione ondulatoria della luce; gli studenti di quinta hanno lavorato sull'effetto fotoelettrico. Durante gli incontri pomeridiani il lavoro si è articolato in due fasi: quindicinalmente era dedicato alla soluzione dei problemi proposti ai club e negli altri incontri alla messa a punto e all'interpretazione degli esperimenti. Il lavoro sperimentale è continuato fino alla fine dell'anno scolastico. Gli esperimenti realizzati sono stati i seguenti (nell'ordine di presentazione al pubblico):

• rifrazione della luce ed esperimento di Tolomeo
• dispersione della luce
• esperimento di Hershel sull'osservazione delle differenti temperature nello spettro (in particolare nella zona infrarossa)
• osservazioni con l'ondoscopio
• diffrazione da parte di una fenditura
• reticolo di diffrazione e misura della lunghezza d'onda di un laser
• misura della capacità di memoria di un CD usato come reticolo di diffrazione
• esperimento della macchia di Poisson
• effetto fotoelettrico

Il percorso è stato presentato dagli studenti del club della Fisica alle classi della scuola nell'ambito della settimana scientifica 2005 presso il Liceo scientifico “M. Curie” di Pinerolo (TO), durante la festa della Matematica al salone 8Gallery di Torino, e, su invito dell'amministrazione, all'iniziativa “Scienza in Piazza” del Comune di Mathi (TO).

Questa domanda ricorre spesso tra le persone che si accingono a salire su un treno delle montagne russe di un parco di divertimenti. A noi è capitato spesso di sentirla e di discuterla nel corso delle attività svolte in questi anni con gli studenti delle scuole superiori all’interno del “Progetto Fisica a Mirabilandia, un’aula senza pareti”. I fans dei roller coaster conoscono la risposta e sono certi di non sbagliare: chi vuole provare forti emozioni non si mette mai nei primi posti o nei primi vagoni, ma sempre in fondo.
Ma quali sono le ragioni? Perché stare nel vagone di coda è più “adrenalinico”? Abbiamo cercato di dare una risposta dal punto di vista fisico, facendo misure da terra (ad esempio cronometrando i tempi di percorrenza della “testa” e della “coda” del treno negli stessi tratti), analizzando le forze in gioco, facendo misure di accelerazione e pressione atmosferica a bordo dello stesso treno in movimento, contemporaneamente in diverse posizioni. L’analisi dei dati e il ragionamento fisico sul fenomeno conducono a interessanti considerazioni che vengono presentate nel corso della comunicazione.

La nascita ufficiale dei Gabinetti di Storia Naturale nei Regi Licei risale alla seconda metà dell'Ottocento, quando le leggi dell'orientamento scolastico assegnavano grande interesse ai laboratori didattici delle scienze. Il Regio Decreto del 10 ottobre 1867 riporta testualmente: "In questo insegnamento si deve sempre parlare agli occhi dei giovani mentre si parla alla loro mente, facendo vedere gli oggetti di cui si tiene discorso, oppure disegni corrispondenti".
Tutti i Licei furono pertanto all’epoca attrezzati con laboratori per l'insegnamento pratico delle materie scientifiche. Tra i vari laboratori uno dei più suggestivi era certamente il Gabinetto di Fisica e Chimica, dove lo studente poteva verificare concretamente, attraverso l’utilizzo di macchine e strumenti didattici, i vantaggi dello studio delle scienze.
Azioni di riscoperta di queste collezioni sono attualmente in corso in tutta Italia, soprattutto dopo le recenti leggi sul patrimonio scientifico nazionale. E’ appena il caso di citare la legge 88 del 1998, art. 17 che, nel disporre il divieto d’uscita dei beni culturali dal territorio nazionale, include nelle categorie dei beni già giuridicamente consolidate, quelli artistici, archeologici, documentali o archivistici, anche gli audiovisivi, i mezzi di trasporto ed infine i beni e gli strumenti d’interesse per la storia della scienza e della tecnica aventi più di cinquant’anni.
Dopo il censimento delle collezioni presenti nelle regioni meridionali, (progetto Musei in Rete, 2000-2003) in alcune scuole si sta procedendo alla catalogazione e valorizzazione delle collezioni.
Il Museo di Fisica dell’Università di Napoli “Federico II”, ha sottoscritto con alcuni Istituti possessori di collezioni storiche, (Liceo Classico “A. Genovesi” – Napoli; Liceo Scientifico “E. Fermi” – Muro Lucano (PZ); Liceo Classico “P. Galluppi” di Catanzaro) una lettera d’intenti per la valorizzazione delle collezioni storico scientifiche attraverso la creazione di percorsi didattici che prevedono l’utilizzo della tecnologia on line ad integrazione di alcuni significativi strumenti storici. Citiamo a puro titolo di esempio l’esperienza in corso presso il Museo di Fisica del Liceo Classico “P. Galluppi” di Catanzaro che prevede l’interfacciamento di un “Banco di Melloni”, strumento classico per lo studio del calore radiante, con sensori on line per determinare le caratteristiche di funzionamento operativo del suo principale costituente: la termopila. Questo percorso coinvolge un gruppo di docenti e studenti del Liceo con notevole ricaduta didattica sul percorso curricolare di Fisica.
Nell’intervento proposto presentiamo l’utilizzo di un “classico” strumento di Fisica: il polarimetro di Norrenberg.

La cultura del cibo, oggi, è animata da due spiriti contrastanti. Dietologi e nutrizionisti invocano la scienza per invitarci a mangiare "cose che fanno bene" e riducono ogni alimento ad una tabella di proteine, vitamine, grassi, carboidrati e sali minarali. Dal canto loro, giornalisti, food-writers e cuochi di grido contrappongono una "poetica del cibo", fatta di termini suggestivi, di sensazioni non quantificabili, di esaltazione dell'irripetibilità. Il "buono da mangiare", nell'opinione comune, non è oggetto di scienza.
Non c'è, dunque, speranza per chi vorrebbe capire i meccanismi che stanno dietro alla preparazione di una pietanza prelibata? Per chi vorrebbe usare le conoscenze scientifiche non solo per mangiare sano, ma magari anche per mangiar bene?
La vecchia idea di Pellegrino Artusi, che intitolava appunto "La scienza in cucina e l'arte di mangiar bene" il suo storico trattato, non è stata abbandonata. Da pochi anni una neounata disciplina, che si chiama gastronomia Fisica e Molecolare, se ne sta occupando. Spetta a Pierre gilles De Gennes (Nobel 1991 per la Fisica) il merito di aver raccolto insieme chimici, fisici, biologi e... cuochi a discutere e fare esperimenti scientifico-culinari per arrivare a una compiuta "teoria della pietanza".
Ma che c'entra la scienza con un piatto di tagliatelle o un pollo allo spiedo? Se la vostra immagine della scienza si ferma alle forme regolari della geometria euclidea o al moto semplice della palla lanciata da un cannone, poco o nulla. I polli non sono sfere o cubi e le fiamme, in cottura, li lambiscono muovendosi a intermittenza...
I processi culinari sono complessi, poco intuitivi - ma oggi viviamo nell'epoca della complessità. La scienza moderna ha accettato la sfida e l'ha affrontata dandosi nuovi strumenti concettuali. Abbandonata l'idea di ricavare le proprietà di un sistema complicato studiando i "mattoncini" elementari che lo costituiscono, si è concentrata con successo sull'architettura globale del sistema, che ne determina le proprietà in modo in gran parte indipendente dalla natura dei mattoncini.
Nessuno pretenderebbe di descrivere una torta partendo da elettroni, protoni e neutroni... e poi, in fondo, il burro e la panna sono composti più o meno dalle stesse molecole: quello che cambia è solo la loro disposizione reciproca! Forte di questa nuova "filosofia", la Gastronomia Molecolare procede spedita verso i suo scopo: legare le caratteristiche organolettiche (ovvero sensoriali) del cibo a semplici parametri fisici e chimici che ne descrivano le proprietà globali, attraverso l'analisi delle materie prime e dei processi di cucina. E tutto questo non serve solo a capire quel che già stiamo mangiando, ma - meglio ancora - a progettare piatti nuovi...

Con un foglio di alluminio, dell'acqua salata e del carbone attivo per acquari è possibile costruire una batteria alluminio-aria, capace di far girare un piccolo motorino. L'aspetto più curioso del suo funzionamento è che bisogna comprimere il carbone affinché la resistenza interna della batteria si riduca di quel tanto da permettere l'erogazione della potenza necessaria alla rotazione del motorino. L'esperimento è interattivo: più si preme più l'asse del motorino accelera. Esso si presta molto bene a far sì che gli alunni prendano confidenza con reali situazioni in cui sono coinvolti i concetti chimici e fisici che riguardano l'energia e le sue trasformazioni. I materiali usati sono talmente comuni da rendere l'esperimento alla portata di tutti: dai bambini delle elementari ai giovani universitari. Ho preso spunto dalla scheda "Aluminum-Air Battery", tratta dalle Scientific Explorations di Paul Doherty (http://www.exo.net/~pauld), direttore dell'Exploratorium Teacher Institute e a lui suggerita da un gruppo di insegnanti giapponesi.

In generale, in una teoria scientifica, un principio costituisce (magari insieme con altri principi) il primo riferimento per lo sviluppo dell’intera teoria; ma, è anche un preciso vincolo per le ipotesi da adottare. Quindi un principio si porrebbe come una proposizione il cui contenuto, generalmente, non può essere confutato né dimostrato matematicamente; ma come possiamo deciderlo?
In precedenti lavori in storia e fondamenti della fisica (1), si è mostrato che, il testo originale della termodinamica, le Réflexions sur la Puissance Motrice du Feu di Sadi Carnot (1824), presenta più di 60 Frasi Doppiamente Negate (FDN) le quali, da sole, esprimono i principi ed i ragionamenti cruciali della teoria; queste non essendo equivalenti alle corrispondenti frasi affermative, appartengono alla logica non-classica, in cui la legge (logica) del tertium non datur, non vale più (universalmente).
Sulla base di tali risultati ottenuti, in questo intervento si tenta di mostrare che la teoria del giovane scienziato francese contiene più di due principi, tutti espressi da FDN che appartengono alla logica non-classica; il loro numero è maggiore sia di quelli scoperti, nel 1976, dallo storico della fisica Philip Lervig, sia di quelli della teoria moderna; il che potrebbe condurre ad una riflessione didattica non banale.

(1) A. Drago and R. Pisano: “S. Carnot’s theory based on non-classical logic” in The bulletin Symbolic Logic, A.R. Blass (ed.) (8), 2002; “Interpretazione e ricostruzione delle Réflexions di Sadi Carnot mediante la logica non classica ”, Giornale di Fisica, (40), pp. 195-217, 2000.

La disponibilità di una bombola d'elio, acquistato per riempire alcuni palloni nella giornata di "Scuola Aperta", ci ha permesso di realizzare un esperimento acustico suonando un flauto - alternativamente - con un flusso di questo gas e con l'aria. La comunicazione presenta il semplice dispositivo realizzato e alcune rilevazioni registrate con la scheda sonora del calcolatore.