Aspetti didattici. 1. Premesse
Premessa 1: qualcosa si muove, ma cosa?
Nella lezione precedente abbiamo parlato di "percorso apparente del Sole nel cielo". Ma forse la parola "apparente" è un po' ambigua: se "apparente" significa "ciò che appare, ciò che si vede" è OK. Ma se "apparente" è in contrapposizione a "reale" (cioè: "sembra che il Sole giri intorno alla Terra, ma in realtà è la Terra che gira intorno al Sole") allora c'è un problema su cui riflettere... Il sistema copernicano è più vero del sistema tolemaico, o è più conveniente? Parliamo di sistemi di riferimento, di punti di vista (anche nei percorsi didattici che vi suggerisco dopo) e poi cadiamo sulla buccia di banana del far credere ai ragazzi che ci sia un sistema di riferimento vero ed uno sbagliato?
Fino a che consideriamo il sistema Terra-Sole, i due sistemi in effetti funzionano entrambi.
Che succede se introduciamo i pianeti? Uno dei sistemi si complica...
Che succede se osserviamo le fasi di Venere? Uno dei due sistemi NON FUNZIONA più...
Aggiornamento 1:
Per esempio: provate a spiegare il moto retrogrado di Marte nel cielo rispetto alle "stelle fisse", in questo video.
Nel video seguente si passa dalla descrizione geocentrica a quella eliocentrica.
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. Fin da bambini, da quando cominciamo ad interagire con il mondo intorno a noi, cominciamo a formarci 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 ancora più alte) 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
All'aumentare della latitudine aumenta l'altezza del Sole
Alla nostra latitudine d'estate il raggi del Sole sono perpendicolari al suolo
...
Come se ne esce? Proponendo situazioni in cui le idee "ingenue" non funzionano, per esempio.
