I moti della Terra (+ premesse)

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Premessa 1: qualcosa si muove, ma cosa?

Abbiamo però premesso che dobbiamo progettare e pensare l'azione didattica in tempi distesi, in modo che i concetti fondamentali siano costruiti dai ragazzi in modo profondo. Sicuramente la semplice "spiegazione" del problema non sarà sufficiente.

Diciamo che quello che dovremmo fare è "Vedere e parlare come Tolomeo, pensare come Copernico" (N. Lanciano, 1989). 

Continuiamo a rifletterci su, cercando nel frattempo di documentarci su come affrontare questo nodo concettuale ... (http://for.indire.it/global_lms/uploads/pon_scienze1011/578.pdf)

Aggiornamento 1: Nel sito Astronomy Education at the University of Nebraska-Lincoln trovate una animazione per simulare il moto del Sole e dei pianeti dal punto di vista della Terra. Anche solo per mostrare quante complicazioni il modello tolemaico doveva prevedere per adattarsi alle osservazioni astronomiche... 

Per esempio: provate a spiegare il moto retrogrado di Marte nel cielo rispetto alle "stelle fisse", in questo video.

Aggiornamento 2: trovo il modello "povero" illustrato qui (nei passi da 5 a 12) un modo molto efficace di mostrare che la stessa situazione (percorso del Sole nel cielo) può essere interpretata da due punti di vista diversi. Il modello fa parte della (bellissima, secondo me) raccolta Toys from Trash (v. in Costruire strumenti)

Aggiornamento 3: passare da un punto di vista all'altro.

Protagonisti: Terra (celeste), Marte (giallo chiaro), Sole (giallo). 

Fino al secondo 40, modello geocentrico. La traccia rossa è l'orbita di Marte se prendiamo come sistema di riferimento il sistema centrato sulla Terra (= percorso di Marte nel cielo, visto dalla Terra). Per spiegare le "stranezze" dell'orbita, in particolare il moto "retrogrado" di Marte, si introdusse il sistema del "cerchio deferente" e dell'epiciclo (cerchio giallo e cerchio bianco, rispettivamente, visibili dal secondo 21 in poi). 

Dal secondo 41 in poi, modello eliocentrico. Orbite circolari (in realtà ellittiche) di Terra e Marte intorno al Sole. Si continua a vedere lo strano percorso di Marte visto dalla Terra, facilmente spiegabile prendendo un sistema di riferimento centrato sul Sole.

Premessa 2: non dare niente per scontato

Ormai lo sappiamo. Appena i bambini interagiscono con il mondo intorno a loro, cominciano a formarsi delle idee circa il modo in cui le cose funzionano. Anche se queste idee sono ben lontane dall’essere scientificamente corrette e accurate, i bambini le trovano perfettamente plausibili e le adottano come verità. Gli studenti raramente mettono in discussione queste spiegazioni che si sono costruiti sulla base dell’esperienza, anche quando tali spiegazioni non si allineano con quanto comunemente accettato dal punto di vista scientifico, fino a quando la loro credenza spiega la situazione adeguatamente ai loro scopi. La comprensione del bambino è il modo più semplice di correlare tra loro fenomeni che possono essere scientificamente complessi. Queste spiegazioni, quindi, sono per il bambino sufficienti ed economiche da un punto di vista cognitivo. Tendono a permanere a lungo, anche in età adulta, e possono essere rinforzate nel tempo da osservazioni superficiali, anche in ambito scolastico.

Ricordiamo inoltre che molte spiegazioni scientifiche dei fenomeni vanno contro il senso comune. Galilei tornò più volte sulla sua prima scoperta - l'isocronismo del pendolo - ricordandone il carattere controintuitivo ("che ancor mi pare che tenga dell'incredibile"). E sull'astronomia: "Non posso trovar termine all’ammirazione mia come abbia possuto in Aristarco e nel Copernico far la ragion tanta violenza al senso, che contro a questo ella si sia fatta padrona della loro credulità” (dal "Dialogo sopra i massimi sistemi").

Ricordiamo infine che gli aspetti percettivi sopravanzano tutti gli altri. Anche quando in teoria avremmo gli strumenti per risolvere un problema in modo scientifico, se l’aspetto percettivo non si accorda con il ragionamento, di solito vince la percezione.

(Io per esempio SO che la tonalità di grigio della casella A è identica a quella della casella B, l'ho verificato sperimentalmente. Ma il mio cervello continua a dirmi che B è più chiaro di A. Immaginiamo ora che la verità scientifica "il colore della casella A è identico al colore della casella B" mi venga enunciata dalla mia professoressa di scienze, nel corso di una lezione sulle scacchiere. E immaginiamo che la suddetta professoressa si aspetti che, anni dopo, quando in tutt'altro contesto dovrò decidere quale casella è più scura, io risponda secondo la verità scientifica ascoltata a scuola. Ecco, più o meno questo è quello che ci si aspetta dagli studenti).

Allo stesso modo, la percezione della sensazione di "caldo" se ci avviciniamo ad una sorgente di calore forse spiega perché così tante persone credono che in estate siamo più vicini al Sole ed in inverno siamo più lontani, dimenticando peraltro il fatto che in Australia le stagioni sono invertite rispetto alle nostre. Tante persone lo credono e molte persone lo scrivono, incluso quasi il 50% di laureati in materie scientifiche che si sono presentati alla selezione della SSIS nel 2006 ed hanno fatto il tema "I moti della Terra". Per dire. Sono ragionevolmente sicura che tutti loro abbiano letto in qualche momento della loro vita scolastica un capitolo del libro intitolato "conseguenze dei moti della Terra" o qualcosa di simile. Le alte percentuali di spiegazioni sbagliate per la causa delle stagioni (che per l'intera popolazione sono intorno al 95%) ci dovrebbero far riflettere sull'efficacia dell'insegnamento tradizionale delle scienze.

Nei ragazzi 11-14 (ma, come abbiamo appena detto, anche nei ragazzi più grandi e negli adulti) sono radicati quindi alcuni concetti ed idee non scientificamente corrette che riguardano: la Terra, il suo posto nello spazio, i suoi movimenti, le sue relazioni con gli altri corpi celesti,... Proprio per il fatto che di solito tali misconcezioni non sono quasi mai espresse esplicitamente, non è possibile conoscerle ed elencarle tutte. Solo a titolo di esempio ne riporto alcune

• I raggi del sole colpiscono solo l'equatore, e da lì si diffondono su tutta la Terra

• L'equatore è l'unico posto sulla Terra in cui la luce del Sole arriva perpendicolarmente al suolo

• L'equatore riceve più luce dal Sole di tutti gli altri posti sulla Terra

• Le stagioni sono dovute al fatto che la Terra è più vicina al Sole in estate e più lontana in inverno

• Le stagioni dipendono dal fatto che la Terra ruota sul proprio asse (gli emisferi orientale ed occidentale hanno quindi stagioni opposte) 

• La temperatura aumenta con l'altitudine perché l'aria calda sale 

• La temperatura aumenta con l'altitudine perché ad alta quota si è più vicini al Sole

• Le montagne sono fredde perché ci sono delle nuvole sulle vette che le rendono fredde

• L'acqua è sempre più fredda della terraferma 

  • L'acqua è sempre più calda della terraferma

• Non c'è alcuna differenza di temperatura tra acqua e terraferma

• Le fasi lunari sono dovute all'ombra della Terra sulla Luna

• ...

Come se ne esce? Proponendo situazioni in cui le idee "ingenue" non funzionano, per esempio.

Premessa 3: tu chiamale se vuoi

A costo di essere "bacchettata" dai colleghi 'disciplinaristi', io continuo ad essere convinta ed a ripetere che al cuore dell'apprendimento ci sono le emozioni. In una definizione piuttosto ampia,  l'apprendimento:

• è un processo che coinvolge le persone in modo attivo attraverso l’esperienza;

• è ciò che le persone fanno quando vogliono comprendere il mondo;

• include lo sviluppo o l’approfondimento di capacità, conoscenza, comprensione, valori, idee ed emozioni;

• quando è efficace porta al cambiamento, alla crescita e al desiderio di imparare di più.

Soprattutto nella scuola di base, non si impara niente se non è coinvolta la sfera emotiva. 

Gardner, con la sua esplicitazione delle diverse intelligenze, ci suggerisce che "anche se si vuole che ognuno impari lo stesso materiale, si può insegnarlo in molti modi, e si può anche stimare o valutare in molti modi ciò che lo studente sta imparando. E' qui che viene fuori il ruolo della tecnologia, nell'individuazione del curricolo, dei materiali, degli argomenti per gli studenti, e nel dare loro molti modi di studiare e molti modi di padroneggiare il materiale". (dall'intervista RAI MediaMente, 1997).

Questo non vuol dire "barare" con gli studenti, o render loro la vita artificialmente facile. C'è una fase necessaria di impegno e fatica, di applicazione e concentrazione che non può essere bypassata. Ed il rigore scientifico (prima per noi, ovviamente, e poi forse per loro) non è in discussione. Quello che diventa un ostacolo insormontabile, però, è l'aridità e la mancanza di senso di molte ore passate sui banchi di scuola.

Perché studiare l'origine dell'Universo e la classificazione delle stelle sui libri e non esserne coinvolti anche sotto il profilo emotivo, ma anche - per esempio - letterario, o artistico ? Come dice Richard Feyman, allo scienziato non è preclusa la visione "sensibile" di un cielo stellato. E probabilmente "vede di più" e non di meno, se sa che la luce delle stelle che sta guardando viaggia da un milione di anni. Forse, se i nostri studenti si "alzano e scivolano fuori" come Walt Whitman davanti al dotto astronomo - loro però in senso figurato perché non gli consentiamo di uscire fisicamente dall'aula - forse, dicevamo, abbiamo un problema.

Quello che segue, anche quando non  riportato esplicitamente, nasce dalla consultazione di libri e articoli, oltre a vari altri materiali disponibili in rete. Nell'ultima pagina trovate i riferimenti.