Cambiamenti climatici e insegnamento/apprendimento della fisica: una proposta didattica

DOI 10.1393/gdf/i2013-10180-4

GIORNALE DI FISICA VOL. LIV, N. 3 Luglio-Settembre 2013

Cambiamenti climatici e insegnamento/apprendimento della fisica:una proposta didattica

G. Tasquier (∗)

Dipartimento di Fisica e Chimica, Universita di Palermo - Palermo, Italia

Riassunto. Da piu di 10 anni l’Unione Europea raccomanda riforme significativedell’insegnamento scientifico a scuola, al fine di includere le problematiche am-bientali nei programmi di studio. Tuttavia, come sostengono Osborne e Dillonin un importante Report Europeo (Science Education in Europe: Critical Reflec-tions. A Report to the Nuffield Foundation, 2008), nonostante i cambiamenti cli-matici siano uno dei cinque maggiori problemi a cui si trova a far fronte l’umanita,c’e ancora scarsa attenzione nel discutere e analizzare tale tematica all’interno deicurriculum scolastici. In questo articolo e presentato e discusso uno studio pilo-ta condotto nell’ambito del Piano Lauree Scientifiche sul tema dei cambiamenticlimatici (riscaldamento globale ed effetto serra), realizzato con studenti di scuo-la secondaria superiore, utilizzando materiali didattici appositamente sviluppati.Durante lo studio sono stati raccolti e analizzati dati sulle reazioni degli studenti aimateriali presentati, con l’obiettivo di raccogliere dei feedback utili a pianificare,sulla base dei risultati ottenuti, interventi strutturati in contesti di classe.

Abstract. From more than 10 years, the European Union recommends significantreforms for science teaching at school in order to include environmental issues inthe scientific curricula. As Osborne and Dillon argue in an important EuropeanReport (Science Education in Europe: Critical Reflections. A Report to theNuffield Foundation, 2008), although climate change is one of the five majorproblems facing humanity in the coming century, there is still little emphasiswithin the science curriculum on discussion or analysis of environmental issues.In this paper a pilot study is presented and discussed. It focuses on the issueof climate change (global warming and the greenhouse effect) carried out withsecondary school students as part of the Italian National Project for ScientificDegrees (Piano Nazionale Lauree Scientifiche). During the pilot study some dataon students’ reactions to the materials were collected. The data were analyzedwith the aim of gathering feedback and planning a teaching experiment in a realclassroom context, on the basis of the obtained results.

1. Stato dell’arte e obiettivo della ricerca

Nonostante molte raccomandazioni provenienti dalla UE circa la necessita di in-novare l’educazione scientifica di base per far sı che la scuola possa diventare unluogo di educazione alla cittadinanza, in particolare sensibilizzando gli allievi sui temi

(∗) E-mail: [email protected]

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piu attuali di carattere ambientale [1], il problema di formulare proposte didattichesignificative e ancora aperto e ampiamente dibattuto.

In questo studio si affronta il tema dei cambiamenti climatici, che da un lato, datala sua complessita e problematicita, coinvolge molti settori di ricerca (dalle scienze allasociologia) e dall’altro, dato il ruolo preminente che riveste all’interno dei fenomenidel global change, implica decisioni sul piano politico, economico ed educativo.

Sono state prese in considerazione le ricerche sviluppate nel campo della Didatticadelle Scienze (in particolare [2–4]) e le ricerche sviluppate nel campo delle Scienzecomportamentali (in particolare [5, 6]). Le prime hanno come obiettivo principalelo studio delle difficolta concettuali nella comprensione degli aspetti scientifici delcambiamento climatico (soprattutto sulla comprensione dell’effetto serra), mentre leseconde sono essenzialmente orientate a indagare le barriere comportamentali cheallontanano l’individuo dalla presa d’atto del problema e a studiare politiche socialidi incentivazione di atteggiamenti individuali per la sostenibilita ambientale.

Dalle ricerche in Didattica della Fisica emerge come le principali difficolta di com-prensione derivino da debolezze dell’impianto curriculare tradizionale. Da un latola tradizionale organizzazione dei contenuti scientifici in teorie separate (come ter-modinamica e ottica) crea barriere nella comprensione e nell’interpretazione dei temiambientali, tipicamente intradisciplinari e transdisciplinari. Da un altro lato, nei libridi testo vengono trascurati alcuni concetti di fisica di base (come assorbanza, traspa-renza, emissione da corpo nero) che sono particolarmente importanti, ad esempio, perlo studio dell’effetto serra [3]. Diverse ricerche hanno comunque dimostrato quanto letematiche ambientali, come i cambiamenti climatici, possano essere argomenti coinvol-genti per motivare gli studenti allo studio della fisica [4] e alcune proposte didattichesuggeriscono di trattare questi temi come contesto privilegiato per introdurre questionipiu generali come il ruolo della modellizzazione e della visualizzazione nelle scienze [7].

Nelle Scienze Comportamentali uno dei maggiori temi di ricerca riguarda lo studiodelle motivazioni per cui i cittadini si mostrano, di fatto, resistenti a farsi coinvolgerenel problema dei cambiamenti climatici, che per di piu in diversi casi viene confusocon altri fenomeni, come ad esempio il buco nell’ozono [8]. Alcune ricerche suggeri-scono che tale resistenzae in parte intrinseca alla complessita del problema stesso, cheimpedisce che l’aumento della quantita di informazioni possa tradursi direttamentein una significativa trasformazione di abitudini comportamentali [9].

Il confronto dei risultati ottenuti nei due campi di ricerca mette in evidenzauna sorta di paradosso: se da una parte le questioni ambientali sono intellettual-mente stimolanti per l’apprendimento della scienza, dall’altra sembrano non esserloa sufficienza per promuovere un coinvolgimento dell’individuo ed una sua rispostacomportamentale.

Uno studio condotto da Pongiglione in collaborazione anche con il gruppodi ricerca di Bologna [10, 11] ha permesso di individuare tre principali barrierecomportamentali che ostacolano il coinvolgimento personale (1).

(1) Le barriere comportamentali sono state riassunte in tre tipologie:

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Altri studi hanno messo in evidenza come il noto atteggiamento di sconcerto edi diffidenza della popolazione di fronte alle controversie scientifiche presentate daimedia [5,12–14], sia ascrivibile all’influenza che i media e i poteri politici ed economiciesercitano sull’opinione pubblica per orientarne i comportamenti [15].

L’uno e l’altro comportamento sono interpretabili, secondo noi, come il chiarosegno di un’immagine tradizionale e stereotipata di scienza. Tale immagine appa-re ancora basata sulla convinzione diffusa di una scienza in grado di fare previsionicerte a partire da modelli deterministici e, quindi, molto lontana dalla prospetti-va epistemologica della complessita che caratterizza intrinsecamente la scienza delclima [16].

Riteniamo di conseguenza che per rendere lo studio della fisica una vera occasio-ne di educazione alla cittadinanza scientifica [17] sia necessaria l’accensione di unaprospettiva esplicitamente epistemologica che metta in relazione la dimensione disci-plinare con quella comportamentale. A tal fine abbiamo individuato alcuni criterioperativi per la progettazione di materiali didattici finalizzati a superare gli stereotipisulla scienza che stanno alla base delle barriere comportamentali [11].

In questo articolo e presentato e discusso uno studio pilota incentrato sul temadei cambiamenti climatici (riscaldamento globale ed effetto serra), realizzato con stu-denti di scuola secondaria utilizzando materiali realizzati a partire da una specificaricostruzione disciplinare [18,19]. In coerenza con l’analisi della letteratura, il percorsoconcettuale e stato pensato per favorire al contempo:– la comprensione dei contenuti di fisica, e in particolare dei concetti di fisica di

base, coinvolti nell’argomento (dimensione disciplinare);– l’appropriazione di un discorso epistemologico dove i) ci sia spazio per analizza-

re il tema del dibattito e della controversia scientifica e dove ii) il gioco dellamodellizzazione del riscaldamento globale sia mirato a promuovere un cambia-mento epistemologico dalla fisica del certo e determinato alla prospettiva dellacomplessita (dimensione epistemologica);

– lo sviluppo di un pensiero critico circa la relazione Uomo-Natura-Societa che mettagli studenti in grado di poter prendere decisioni consapevoli (dimensione sociale).La multi-dimensionalita del materiale utilizzato nello studio pilota ha messo in

evidenza un problema molto serio che, se non viene affrontato a scuola in modo espli-

a) Non individuale ma collettivo. Il singolo individuo non si percepisce come agente causale nellasua interazione con il mondo naturale e si sente giustificato per la sua inazione di fronte alcambiamento climatico, considerato un problema collettivo che puo essere affrontato solo daigrandi attori.

b) Troppo grande o troppo piccolo. La scarsa conoscenza degli effetti dei cambiamenti climatici cau-

sa il rischio di far apparire il problema come irrilevante per la vita quotidiana delle persone, o, al-

l’opposto, come troppo grande, facendo sentire l’individuo completamente impotente e causando

una rimozione che consente di evitare sentimenti come paura, senso di colpa e disperazione.c) Troppo lontano. I cambiamenti climatici sono visti come un problema a lungo termine, che non

influenzera la generazione attuale e puo cosı essere ignorato. In generalee difficile per le persone

accettare di “pagare” a breve termine per un possibile beneficio delle generazioni future.

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cito e determinato, rischia di ridurre lo studio dei temi ambientali ad una sempliceaggiunta di nuove informazioni. In troppi contesti scolastici non si pone alcuna enfasisul concetto di modello e non si formano gli studenti a entrare nel processo di mo-dellizzazione tipico della fisica. Questa lacuna ha impedito agli studenti che hannopartecipato allo studio pilota di cogliere alcune specificita di tipo epistemologico deldiscorso con implicazioni nella comprensione a livello concettuale. Tuttavia, si e no-tato un interesse marcato per la dimensione sociale che ha motivato gli studenti aricercare una strada personale verso la comprensione dei contenuti e verso una rilet-tura dei fenomeni con uno sguardo piu critico, col risultato di sopperire in parte alladimensione epistemologica.

2. Lo studio: proposta didattica sui cambiamenti climatici

2.1. Il contesto della sperimentazione

Lo studio pilota ha riguardato un corso-laboratorio su “Riscaldamento Globale eCambiamenti Climatici”, organizzato nell’ambito del Piano Lauree Scientifiche 2012(PLS-2012) [20].

Il corso-laboratorio e stato realizzato con la collaborazione di ricercatori e docentidel Dipartimento di Fisica e Astronomia, del Dipartimento di Filosofia e del CentroInterdipartimentale Ricerche Educative (CIRE) dell’Universita di Bologna (2).

Il corso era rivolto a studenti degli ultimi due anni della scuola secondaria superiore(17-19 anni) che potevano aderire iscrivendosi volontariamente (3); il tutto si e svoltonel periodo di febbraio-marzo 2012 ed e stato della durata di 15 ore (pomeridiane).

Durante il corso e stato sviluppato un percorso concettuale articolato in 5 incontri:un primo incontro introduttivo focalizzato sulla ricerca scientifica legata alle scienzedel clima e su temi oggetto di controversia scientifica [21]; due incontri di labora-torio focalizzati su esperimenti di interazione radiazione-materia e sulla costruzionedi un modello di serra; un incontro focalizzato sulla prospettiva epistemologica dellacomplessita (sistemi complessi in matematica e fisica) ed infine un incontro sugli sce-nari politici economici con una panoramica sui principali trattati internazionali sul

(2) I ricercatori coinvolti nel progetto sono stati:– Prof.ssa Fantini Paola, PhD in “Antropologia ed Epistemologia della Complessita”, Universita

di Bergamo

– Dr.ssa Levrini Olivia, Ricercatore in Didattica della Fisica, Universita di Bologna– Prof.ssa Pecori Barbara, Professore in Didattica della Fisica e Direttore CIRE, Universita di

Bologna– Dr.ssa Pongiglione Francesca, post-doc in Filosofia, Universita di Bologna– Prof. Rizzi Rolando, Professore di Fisica dell’atmosfera, Universita di Bologna

– Dr.ssa Tasquier Giulia, PhD in “Storia e Didattica della Matematica, della Fisica e dellaChimica”, Universita di Palermo.

(3) Hanno partecipato al corso 11 studenti.


clima e un’analisi del report dell’IPCC [22] sulle emissioni di gas serra e sul ruolodell’individuo.

Nel paragrafo seguente saranno descritti i 5 incontri che hanno caratterizzato ilpercorso. Per ciascuno di essi saranno messi in luce l’obiettivo e le scelte specifiche.

2.2. Il percorso concettuale

L’obiettivo dell’incontro 1 era introdurre gli studenti alla climatologia e sottolinea-re cio che e condiviso dalla comunita scientifica e cio che e dibattuto. In particolare,per cio che riguarda i punti condivisi, e stato sottolineato che il riscaldamento delsistema climatico e inequivocabile e che questo e causato con buona confidenza (90%,secondo il Report IPCC ) da un aumento di gas serra di origine antropogenica. Perquel che riguarda gli aspetti oggetto di discussione, si e posto l’accento sul fatto chel’origine di molte controversie sia dovuta alla difficolta intrinseca di produrre modellicapaci di tenere in conto l’enorme numero di variabili che entrano in gioco nei feno-meni climatici. Un punto cruciale dell’incontro e stata l’introduzione del concetto dimeccanismo di feedback, come nuovo modo di ragionare rispetto alla fisica classicatipico dei sistemi complessi, come il sistema climatico.

Gli incontri 2-3 sono stati progettati come sessioni di laboratorio caratterizzatedalla scelta metodologica di realizzare attivita volte a innescare un’interazione fra pari,incoraggiando gli studenti a giocare con le loro idee e fornendo esempi di come passaredai modelli agli esperimenti e viceversa. In queste due fasi si e costruita, da un puntodi vista fenomenologico, la relazione tra la composizione dell’atmosfera (variazionedella sua assorbanza) e l’aumento della temperatura della superficie terrestre.

Entrando nel dettaglio dei due incontri sperimentali, nel primo di questi sono statiproposti alcuni esperimenti atti ad esplorare gli effetti dell’interazione tra radiazionee materia. Nell’incontro sono stati condotti alcuni esperimenti in cui si esponevanodei cilindri di alluminio, con stessa capacita termica ma di colori differenti (nero opa-co, bianco opaco, alluminio lucido) a diverse sorgenti di radiazione caratterizzate dalampadine con spettri differenti (es.: lampadina ad incandescenza, lampadina a fluo-rescenza, lampadina infrarossa). Ogni gruppo di lavoro possedeva una coppia diversadi cilindri e una diversa lampadina (cfr. fig. 1). L’esperimento consisteva nell’acqui-sire dati on-line sull’andamento della temperatura dei cilindri in funzione del tempo,sia durante il processo di riscaldamento (a lampadina accesa) fino al raggiungimentodi una temperatura di equilibrio sia, successivamente, durante il processo di raffred-damento (dopo aver spento la lampadina). Alla fine degli esperimenti, sono staticollettivamente commentati i grafici ottenuti negli esperimenti, confrontando prima irisultati ottenuti dai gruppi che avevano la stessa coppia di cilindri ma diverse lam-padine e poi i risultati ottenuti dai gruppi che avevano stessa lampadina ma cilindridi colori diversi.

L’obiettivo dell’incontro era rivedere e costruire quei concetti di fisica di basenecessari per spiegare l’effetto serra. In particolare, i concetti di assorbanza (a),

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Fig. 1. – Esperimenti sull’interazione radiazione-materia.

riflettanza (r), trasmittanza (t) e le leggi di Stefan-Boltzmann e di Kirchhoff sono statianalizzati in dettaglio con una strategia Inquiry-Based. Nel trattare questi concetti,si e sottolineato che: i) “a(λ), r(λ), t(λ)” sono proprieta che descrivono l’interazionetra materia e radiazione, cio e che dipendono sia dagli oggetti che dalla lunghezzad’onda della radiazione incidente; ii) tutti i corpi emettono energia in relazione allaloro temperatura; che iii) in condizioni stazionarie c’e un equilibrio tra l’energia inentrata e quella in uscita; e che iv) il concetto di emittanza e un concetto fondamentaleper interpretare l’equilibrio e le situazioni di bilancio energetico.

Nel secondo incontro sperimentale sono stati condotti esperimenti per simulare unmodello di “scatola serra”. Ogni gruppo di lavoro aveva a disposizione una scatolacon una piastra nera di allumino alla base (che simulava la Terra), un coperchio (chesimulava l’atmosfera) ed una lampadina (che simulava il Sole) (cfr. fig. 2). Come inprecedenza, ciascun gruppo utilizzava lampadine con spettri differenti. L’esperimentoconsisteva nell’acquisire dati on-line sull’andamento della temperatura della piastradi allumino nero prima esposta in maniera diretta alla radiazione della lampadina epoi esposta con il coperchio di plastica a copertura della scatola.

L’obiettivo dell’incontro era guidare gli studenti verso la costruzione di un mo-dello di “serra” in grado di spiegare come e perche la presenza dell’atmosfera e uncambiamento nella composizione atmosferica producano un cambiamento del valoredella temperatura alla superficie terrestre. Per raggiungere l’obiettivo si e scelto unmodello semplice che pero permettesse di esplicitare e discutere con gli studenti lecaratteristiche e le specificita del modello scelto e del processo di modellizzazione sucui si basava. In particolare, sulla base dei concetti gia introdotti di assorbanza,


Fig. 2. – Esperimenti con modello di “scatola serra”.

riflettanza e trasmittanza, gli studenti sono stati guidati a cogliere in che senso laTerra potesse essere modellizzata come un corpo nero (a = 1 per ogni lunghezzad’onda della radiazione incidente) mentre l’atmosfera, semplificata come uno stratouniforme e omogeneo (metaforicamente immaginato come un foglio di plastica), po-tesse essere modellizzata come un corpo trasparente, nero o grigio a seconda dellaradiazione incidente. Si e inoltre discusso esplicitamente quanto il modello si basassesulla scelta di assumere, per la radiazione di entrata, una radiazione media nelle ondecorte (0.3–4 μm) e, per la radiazione in uscita, una radiazione media nelle onde lunghe(4–50 μm).

Nonostante le drastiche semplificazioni su cui si basa il modello, esso ci e apparsoparticolarmente adatto per fare entrare gli studenti in un ragionamento in terminidi bilancio energetico e per costruire con loro la relazione formale tra assorbanzadell’atmosfera e la temperatura della superficie terrestre [3].

La significativita e la forza del modello stavano, secondo noi, anche nel fatto cheesso sottolinea in maniera esplicita ed intuitiva che, se l’assorbanza dell’atmosfera(per la radiazione di onda lunga) aumenta, la temperatura della superficie terrestre edell’atmosfera aumentano anch’esse al fine di mantenere l’equilibrio con la radiazioneentrante. Questa relazione tra l’assorbanza e la temperatura ha diverse implicazioni;l’assorbanza puo essere interpretata come un ponte tra le cause antropiche (ad esempiogas serra) e la spiegazione fisica del riscaldamento globale; la relazione permette di

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esemplificare, per mezzo di fenomeni fisici come lo scioglimento dei ghiacci, il concettodi feedback (4).

L’obiettivo dell’incontro 4 era introdurre alcuni concetti tipici del paradigma del-la complessita [23, 24] e, quindi, affinare il discorso epistemologico per affrontare, dauna nuova prospettiva, il ruolo dell’individuo come agente causale. In particolare, lanozione di feedback e stata ri-analizzata per sottolineare la distinzione epistemologi-ca tra causalita lineare e circolare e per mettere in evidenza che causalita circolare,significa che: i) le cause e gli effetti non possono essere chiaramente distinti e cheii) piccoli cambiamenti, nello spazio e nel tempo, sono in grado di produrre grandicambiamenti. Inoltre, i concetti di evoluzione temporale, auto-organizzazione e mol-teplicita sono stati introdotti per discutere la nozione di potere predittivo dei modelli.Come ultimo punto, modelli complessi non fisici, come il modello della segregazionesociale di Schelling, sono stati illustrati per analizzare la relazione tra un sistema ele sue sotto-parti e per sottolineare, ancora una volta, che piccoli cambiamenti nelleazioni individuali possono produrre cambiamenti sociali di grande portata.

L’obiettivo dell’incontro 5 era duplice: da un lato, si e cercato di far comprendereagli studenti il ruolo degli accordi internazionali sul clima e sugli attuali sviluppi versoun trattato globale sui massimali di emissioni; dall’altro, si e cercato di far capire aglistudenti che non solo i politici hanno il potere di influenzare la situazione, ma anche icittadini che, con il loro comportamento e abitudini, hanno la capacita di contribuirein modo significativo alla mitigazione dei cambiamenti climatici. Per rispondere aqueste necessita l’incontro era diviso in due parti: nella prima parte si e fornito unquadro sugli scenari politici ed economici legati ai cambiamenti climatici attraversouna overwiew dei principali incontri, protocolli, trattati e report internazionali; nellaseconda parte sono stati analizzati e discussi alcuni dati tratti dai report IPCC sulleprincipali sorgenti di emissioni di gas serra e sul ruolo antropico (ad esempio la no-zione di impronta ecologia, idrica, carbonica e i dettagli sul consumo energetico deglielettrodomestici alle famiglie).

3. Raccolta e analisi dei dati

3.1. La raccolta dati

Durante lo studio pilota sono stati raccolti parecchi dati mediante strumenti di-versi al fine di poter studiare le reazioni degli studenti nelle diverse dimensioni diinteresse (disciplinare, epistemologica, sociale).

Per studiare l’impatto del percorso sulla dimensione sociale sono stati proget-tati due questionari (pre e post) che includevano sia domande a scelta multipla

(4) Un esempio di ragionamento discusso con gli studenti e: lo scioglimento dei ghiacci provocaun aumento di vapore acqueo, di anidride carbonica e di metano (alcuni dei principali gas serra),quindi la loro emissione in atmosfera provoca un aumento di assorbanza che a sua volta provocaun aumento di temperatura (esempio di causalita circolare, in cui le cause e gli effetti non possonoessere chiaramente distinti).


Tabella I. – Sorgenti di dati. I: all’inizio del percorso; D: durante il percorso; F: alla fine delpercorso DD: dimensione disciplinare; DE: dimensione epistemologica; DS: dimensione sociale.

Sorgenti di dati Momenti di somministrazione Dimensioni Esplorate

I D F DD DE DS

Questionario iniziale X X X

Questionario finale X X X X

Audio-registrazione dei lavori X X

di gruppo

Audio-registrazione degli X X

incontri

Note dei ricercatori X

Interviste semi-strutturate X X X

(volontarie)

sia domande a risposta aperta, formulate a partire da indagini tipiche delle scienzecomportamentali.

Per studiare la dimensione disciplinare sono stati audio-registrati tutti gli in-contri (incluse le discussioni fra gli studenti durante i lavori di gruppo nelle atti-vita sperimentali) ed e stata progettata una parte specifica all’interno del protocollod’intervista.

Per studiare l’impatto del percorso sulla dimensione epistemologica sono state con-dotte alcune interviste individuali semi-strutturate (volontarie), che avevano l’obiet-tivo di indagare: i) la conoscenza degli studenti circa la modellizzazione in fisica; ii) illivello di comprensione dei modelli trattati; iii) la qualita del discorso epistemologico(tabella I).

La tabella fornisce una mappa di quando sono state utilizzate le sorgenti duranteil percorso e quale dimensione avevano lo scopo di indagare. Nel seguito, si riportauna descrizione piu approfondita delle principali sorgenti di dati.3.2. Questionari

I questionari sono stati somministrati uno all’inizio del primo incontro del corso(pre-test) e uno alla fine dell’ultimo incontro del corso (post-test).

L’obiettivo del primo questionario era indagare:– il livello di confidenza, di interesse e di conoscenza che gli studenti avevano rispetto

al tema;– il livello di consapevolezza degli studenti rispetto alle cause e le conseguenze dei

cambiamenti climatici;– la qualita e le sorgenti delle loro informazioni;– il livello di fiducia/sfiducia rispetto alle informazioni provenienti dai media (5).

(5) I questionari avevano anche delle domande su alcune informazioni personali, come i loro

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Gli obiettivi del secondo questionario erano:– indagare se gli studenti erano stati in grado di costruirsi argomentazioni per ri-

flettere su: i) il loro livello di confidenza, interesse e conoscenza della tematica;ii) la loro consapevolezza rispetto alle cause e le conseguenze; iii) il loro personalestile di vita.

– raccogliere feedback dal corso sia sulle conoscenze acquisite sia di carattere piugenerale.

3.3. Lavori di gruppo

Per strutturare i lavori di gruppo, condotti durante i due incontri di laboratorio,sono stati costruiti due tutorial formati da domande aperte ai quali il gruppo dovevarispondere per iscritto. Un tutorial e stato costruito per guidare gli studenti durantegli esperimenti di interazione radiazione-materia (tutorial a) e l’altro per guidare glistudenti durante gli esperimenti sull’effetto serra (tutorial b).

Gli obiettivi dei tutorial erano:– costruire, con un approccio Inquiry-Based, un ambiente di apprendimento che

fosse in grado di: i) innescare un’interazione costruttiva fra pari; ii) incoraggiaregli studenti a giocare con le loro idee; iii) fornire degli esempi su come muoversidagli esperimenti ai modelli e viceversa;

– raccogliere informazioni sulle reazioni degli studenti circa la loro comprensione deicontenuti disciplinari trattati.L’attivita di gruppo e stata pensata anche per risolvere un problema pratico. Gli

esperimenti previsti richiedevano un lungo tempo di raccolta dati, quindi i tutorialsono stati pensati come guida per attivita che accompagnassero gli studenti durantelo svolgimento dell’esperimento. Ogni tutorial e stato organizzato in tre parti: Riflet-tere, Prevedere, Interpretare. Nella parte di riflessione e stato chiesto agli studenti diriorganizzare la conoscenza fisica acquisita fino a quel momento applicandola a eser-cizi di riflessione. Nella parte di previsione si chiedeva di prevedere il tipo di graficoche avrebbero ottenuto nell’esperimento (6) e di fornire una spiegazione della loroprevisione. Nella parte di interpretazione era chiesto loro di osservare il grafico otte-nuto alla fine dell’esperimento, di confrontarlo con la loro previsione e di interpretareeventuali discrepanze.3.4. Interviste

Le interviste sono state condotte la settimana successiva allo studio pilota. Non fa-cevano parte di una tappa obbligatoria del percorso. Gli studenti che hanno accettatodi farsi intervistare sono stati tre e tutti provenienti dalla stessa classe (7).

interessi extra scolastici, le loro aspettative rispetto al corso e le motivazioni rispetto alla scelta di

iscriversi a questo corso.(6) Ogni gruppo lavorava su uno stesso esperimento ma aveva a disposizione materiali e sorgenti

di radiazione diversi.(7) Gli studenti che si sono fatti intervistare abitavano a Bologna e non avevano particolari

difficolta di trasporto. C’erano anche altri studenti interessati provenienti da citta limitrofe che nonhanno partecipato per motivi di trasporto.


Gli obiettivi delle interviste erano:– controllare se gli studenti avevano compreso i contenuti disciplinari trattati nel

corso;– indagare la loro idea di modello in fisica;– indagare cosa avevano capito rispetto alla spiegazione dell’effetto serra in termini

di bilancio energetico e quale tipo di relazione vedevano fra l’effetto serra e ilriscaldamento globale.

3.5. Analisi dei dati e risultati

L’analisi dei dati e stata guidata da due obiettivi specifici: da una parte, capire sei materiali utilizzati nel percorso si sono rivelati efficaci per fornire nuove conoscenzee nuove consapevolezze sulle tre dimensioni del problema; dall’altra ottenere piu in-formazioni possibili dallo studio pilota per progettare un esperimento in un contestodi classe.

Per rispondere a questi obiettivi e stata condotta un’analisi di tipo qualitativo (8)separando le tre dimensioni: sociale, disciplinare ed epistemologica.

Anticipando i risultati, dall’analisi dei dati sono emersi alcuni aspetti positivi ealcuni aspetti di debolezza della proposta (cfr. tabella II).

Tabella II. – Aspetti positivi e aspetti di debolezza.

Aspetti positivi – Il percorso e risultato essere alla portata di studenti di scuolasecondaria superiore

– Molti studenti sono sembrati essere in grado di affrontare ledifficolta note in letteratura di Didattica della Fisica nellamodellazione del riscaldamento globale e dell’effetto serra

– Molti studenti hanno sviluppato argomenti per muoversicriticamente fra le varie dimensioni del percorso

Aspetti di debolezza – Diversi studenti hanno manifestato difficolta nella compren-sione di alcuni concetti (la relazione fra calore e radiazione;il ragionare per bilancio energetico)

– Il discorso epistemologico sulla modellizzazione era tropporaffinato rispetto alle idee di modello possedute da quasitutti studenti

Nei paragrafi seguenti questi risultati verranno presentati in maniera piudettagliata, dimensione per dimensione e attraverso le parole degli studenti.

(8) Il campione degli studenti non era particolarmente significativo dal punto di vista statistico.

Gli studenti che hanno frequentato il corso erano solo 11 e solo tre hanno deciso di farsi intervistare

(una settimana dopo il corso).

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3.6. Analisi della dimensione sociale

L’analisi delle risposte (9) al pre-test ha permesso di ottenere informazioni sullaspecificita del campione. Il gruppo degli studenti risulta infatti non rappresentativodi una “tipica classe” di scuola superiore. Essendo volontari, gli studenti erano giamediamente interessati alla tematica ambientale e hanno manifestato di aver sceltoil corso perche erano interessati ad approfondire la questione climatica, indipenden-temente dal fatto che fosse organizzato in un Dipartimento di Fisica e incentrato sucontenuti specificamente di fisica.

Entrando nel dettaglio dell’analisi del pre-test, possiamo leggere questa informa-zione dalla prima domanda (D1): “Si sente spesso parlare di cambiamenti climaticie/o di riscaldamento globale e, non di rado, si discute sulla realta di tali fenomeni.Tu, in quale misura ritieni che questi fenomeni siano reali?”. A questa domanda 4studenti hanno risposto barrando la casella “molto”, 7 barrando la casella “abbastan-za” e nessuno studente ha barrato le caselle “poco” “per niente” “non so”. L’esistenzadi un interesse precedente nei confronti dell’argomento ha fatto sı che l’attivazione diinteresse per la dimensione sociale si manifestasse fin dall’inizio.

Un’altra importante informazione riguarda il livello di coinvolgimento ed e espressadall’analisi della quinta domanda (D5): “C’e qualcosa che hai modificato e/o staimodificando nel tuo stile di vita pensando ai cambiamenti climatici?”. A questadomanda 8 studenti hanno risposto sı e 3 hanno risposto di no. Gli studenti chehanno risposto di non cambiare niente nel loro stile di vita, hanno giustificato larisposta in questo modo:

“Vorrei fare qualcosa ma non lo faccio perche non so bene cosa fare. Seguoquesto corso per capire cosa poter fare” (Marco).“Credo sia per la scarsa conoscenza al riguardo: ogni cosa io possa farepotrebbe essere giusta o sbagliata per le mie conoscenze in materia” (Samuele).Seguendo il profilo di questi due studenti sempre nel pre-test, alla domanda su

quali fossero le loro aspettative rispetto al corso, rispondono:“Con questo corso spero di poter ottenere una conoscenza abbastanza appro-fondita riguardo al tema del riscaldamento globale, delle sue cause e delle sueconseguenze. A mio parere e un problema di cui si parla poco e mi sembra unbuon modo per cercare di conoscerlo a fondo e cercare di capire cosa ognunodi noi possa fare” (Marco).“Da questo corso mi aspetto di acquisire maggiori conoscenze sull’argomentoconsiderando che e un tema poco trattato da un punto di vista scientifico (enon) nella mia scuola e suppongo nelle scuole in generale. Da questo puntodi vista apprezzo molto il taglio multi-disciplinare che si e dato al progetto”(Samuele).

(9) I nomi degli studenti sono inventati.


Questi studenti mostrano di essere interessati alla tematica e mostrano anche dipercepirne l’importanza, sentendo la necessita di avere una maggiore conoscenza perpoter avere il giusto coinvolgimento nella questione.

Analizzando il post-test (10), si possono trarre informazioni sulla misura del cam-biamento nelle idee degli studenti rispetto alla percezione delle cause e delle conse-guenze del riscaldamento globale. La prima stima di questo cambiamento e data dallarisposta ala quarta domanda (D4): “Pensi che modificherai qualcosa nel tuo stile divita pensando a cio che hai sentito sul riscaldamento globale?”. A questa domanda6 studenti hanno risposto sı e 3 studenti hanno risposto no. Gli studenti che hannorisposto che non modificherebbero il proprio stile di vita hanno giustificato la lororisposta in questo modo: “Gia prima del corso avevo adottato accortezza, presteroancora maggiora attenzione”.

Proseguendo nell’analisi, vi e un’ulteriore evidenza che mette in luce un cambia-mento o, comunque, un’evoluzione nelle loro consapevolezze. La maggior parte deglistudenti riteneva che:– l’emissione di gas serra da parte degli allevamenti di bestiame avesse meno im-

portanza nel contribuire al riscaldamento globale (6 studenti su 9 hanno cambiatoidea);

– Il buco nell’ozono e l’inquinamento avessero una maggiore importanza nel contri-buire al riscaldamento globale (7 studenti su 9 hanno cambiato idea).Questo risultato e importante anche da un punto di vista disciplinare. La confu-

sione fra il fenomeno dell’effetto serra e altri fenomeni e un punto critico [8]. L’ap-profondimento disciplinare ha portato ad un aumento di consapevolezza e ad unaricollocazione dell’effetto serra in relazione ad altri temi ambientali Se, come detto,la presenza di una dimensione sociale gia forte ha favorito un coinvolgimento nellatrattazione disciplinare, in questo caso si puo vedere come sia vero anche il vice versa:la consapevolezza acquisita nell’aver costruito conoscenze disciplinari in merito al-l’effetto serra, ha favorito uno spostamento d’attenzione verso la dimensione sociale,ricollocando e mettendo in ordine temi su cui spesso vi e confusione.

Nella seconda parte del questionario, le domande aperte hanno permesso aglistudenti di esprimersi piu liberamente. Ecco alcuni esempi di frasi scritte daglistudenti:

“Sicuramente ho approfondito il lato scientifico dell’argomento e probabilmentepensero di piu agli aspetti ambientali prima di compiere azioni, per l’interessedi tutti” (Francesco).“La consapevolezza del fatto in se l’avevo anche precedentemente. Sicura-mente ora conosco la prospettiva secondo cui guardare il fenomeno in quantotale e ho meglio capito come comportarmi di fronte alle informazioni che mipervengono” (Matteo).“Prima di questo corso non mi ero reso conto di quanto il problema fosse cosıreale” (Samuele).

(10) Il numero di questionari finali e di 9, durante l’ultimo incontro c’erano due studenti assenti.

186 G. Tasquier

Nonostante la specificita del gruppo di studenti, e comunque possibile mettere inluce il fatto che ci sia stato un cambiamento nel loro modo di guardare alla tematica.In particolare, analizzando le parole degli studenti, le ragioni di questo cambiamentosono state individuate in due particolari esigenze degli studenti.– L’esigenza di migliorare le conoscenze rispetto alla spiegazione scientifica del

fenomeno in relazione agli scenari politici/economici:“Ho trovato molto interessanti le leggi fisiche riguardo la capacita di un corpodi assorbire, trasmettere e riflettere radiazioni [. . .] E sicuramente aumentatoil livello di conoscenza dei contenuti e anche il livello di preoccupazione peruna situazione che per tanti motivi, in particolare politici ed economici, e didifficile risoluzione” (Marco).“Le implicazioni politiche sono la parte piu avvincente dell’argomento, [. . .] gliesperimenti nella loro semplicita sono stati esemplificativi e utili” (Matteo);– L’esigenza di dare “concretezza” all’analisi del fenomeno:

“Ho trovato interessante la dimostrazione con inserimento di immaginifotografiche dei cambiamenti climatici e dei suoi effetti sulla terra” (Andrea).“Sono stati interessanti i dibattiti e gli esperimenti hanno dato un’improntapratica in aggiunta a quella piu teorica” (Fabrizio).

3.7. Analisi della dimensione disciplinare

L’obiettivo principale dell’analisi disciplinare era quello di verificare se gli studentiavevano capito i concetti di fisica di base coinvolti nella spiegazione dei fenomeni delriscaldamento globale e dei cambiamenti climatici, e se e come erano in grado dimuoversi nella gestione degli argomenti trattati. L’analisi e stata guidata da alcunedomande specifiche che hanno permesso di selezionare i dati focalizzando l’attenzionesui punti chiave del percorso e sulle possibili sorgenti di difficolta note nella letteraturadi ricerca (cfr. tabella III).

Tabella III. – Domande guida per l’analisi della dimensione disciplinare.

Domande guida dell’analisi disciplinare

Hanno capito i concetti chiave del percorso?

Ci sono stati degli elementi di confusione nella comprensione di alcuni concetti?

Sono stati in grado di fare dei collegamenti fra i temi trattati?

Per esplorare questa dimensione sono stati analizzati i dati raccolti nei lavori digruppo, nel post-test e nelle interviste (11).

Dai dati raccolti durante i lavori di gruppo emergono due punti importanti.

(11) Le interviste, essendo solo tre, non hanno rappresentato un dato statisticamente significativoma sono state utili per trovare conferme su punti specifici gia noti in letteratura di ricerca.


Il primo e che gli studenti non sembrano avere manifestato particolari difficoltanell’interpretare i concetti di assorbanza, riflettenza e trasmittanza. Questo emerge,ad esempio, dalle risposte al tutorial a. Nella prima parte veniva chiesto di defi-nire alcune caratteristiche dei corpi (esempio: corpo opaco) attraverso i concetti diassorbanza-riflettanza-trasmittanza. La risposta del gruppo 4, ad esempio, e: “Sidefinisce corpo opaco, un oggetto che ha assorbanza compresa tra 0 e 1, riflettanzacompresa tra 0 e 1 e trasmittanza uguale a 0; percio la relazione di bilancio e a+r = 1(un pezzo di legno ad esempio)”. Gli studenti rispondono utilizzando la relazione traa, t, r e forniscono anche un esempio. Proseguendo nel tutorial a, un esercizio chiedevadi stabilire la relazione fra la temperatura di due oggetti, uno opaco e uno trasparente,con stessa capacita termica e stessa temperatura iniziale, esposti a una stessa sorgentedi radiazione. Gli studenti rispondono: “T(opaco) > T(trasparente) perche un corpoopaco ha una maggiore assorbanza di un corpo trasparente”. Cio che rimane implicito,o perche ritenuto irrilevante per rispondere alle domande, o perche piu raffinato, e ladipendenza dei parametri a, t e r dalla lunghezza d’onda incidente. Questo aspettoe stato molto sottolineato durante il percorso in quanto e nota, dalla letteratura diricerca, la difficolta di guardare a questi parametri come a “parametri di interazione”,ovvero a parametri che dipendono sia dalle proprieta del corpo esposto a radiazionielettromagnetiche sia dalla lunghezza d’onda della radiazione stessa.

Il secondo punto delicato tocca il solito problema riguardante il concetto di ca-lore. Nonostante tutti gli studenti avessero gia studiato termodinamica a scuola, laparola “calore”e utilizzata con una certa leggerezza e, in questo caso, confusa conla parola radiazione. Nel tutorial a, nella parte in cui viene chiesto di interpretareun grafico che rappresentava l’andamento della temperatura di un corpo esposto allaluce di una lampada in funzione del tempo e di spiegare perche il corpo raggiungevauna certa temperatura di equilibrio, gli studenti del gruppo 3 rispondono: “All’au-mentare della temperature del corpo aumenta il calore emesso dal corpo stesso. Inquesto modo si raggiunge una temperatura di equilibrio”. E ancora, nel tutorial b,nella parte in cui viene chiesto di interpretare un grafico che rappresenta l’andamentodella temperatura, in funzione del tempo, della piastra di alluminio della “scatola ser-ra” durante l’esposizione alla radiazione di una lampadina, gli studenti rispondono:“Il corpo nero, dopo aver assorbito, riemette calore, che pero si scontra (12) con ilcoperchio trasparente che, avendo un minimo di assorbanza (in quanto non del tut-to trasparente) riemette di nuovo verso il corpo nero, aumentandone ulteriormentela temperatura.”. In entrambe le risposte e possibile vedere come gli studenti usinola parola calore, sicuramente piu conosciuta e piu familiare, invece della parola ra-diazione, attribuendole nel ragionamento lo stesso significato fisico. Questo aspettoe un’ulteriore conferma di alcuni risultati gia esistenti in letteratura di ricerca sulledifficolta degli studenti circa il concetto di calore [3].

(12) L’utilizzo dell’espressione “si scontra” porta a pensare all’esistenza di un altro problema.

L’atmosfera sembra essere considerata piu come un oggetto che blocca e non come corpo cheinteragisce ed entra a far parte del meccanismo di interazione radiazione-terra-atmosfera.

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I dati raccolti nel post-test sottolineano un punto gia messo in evidenza nell’analisidella dimensione sociale e, cioe, il fatto che la maggior parte degli studenti sono statiin grado di distinguere fra il riscaldamento globale ed altre fenomeni. Come giadetto, 7 su 9 hanno colto che il buco dell’ozono e l’inquinamento (generico) sonofenomeni di altro tipo ed alcuni di essi, nelle righe a disposizione sotto la tabella,esplicitano: “ero convinto che riscaldamento globale e buco dell’ozono fossero duefenomeni strettamente correlati”.

I dati emersi dal post-test, anche se meno rigorosi nel linguaggio scientifico rispettoai dati raccolti coi tutorial, mettono in evidenza una rielaborazione personale deicontenuti da parte degli studenti, che, in modo autentico, rispondono a domande dicarattere piu generale citando i contenuti disciplinari trattati nel percorso.

Nell’analisi delle interviste si e cercato di entrare nel dettaglio dei punti proble-matici emersi nei lavori di gruppo e nel post-test. In particolare si sono cercateinformazioni per approfondire la reazione degli studenti alla spiegazione dell’effettoserra attraverso un ragionamento in termini di bilancio energetico (13).

Dalle interviste si conferma il fatto che non sono risultati problematici i concettidi assorbanza-trasmittanza-riflettanza, come gia visto nei lavori di gruppi, ma emergeuna novita: gli studenti intervistati fanno fatica a collocare, nel loro ragionamento,il concetto di emissione. A questo proposito, si riporta un estratto dell’intervista diuno studente, in cui si puo vedere il percorso che fa per arrivare a distinguere frariflessione ed emissione:

Studente: allora nel caso della terra abbiamo fatto delle ipotesi che erano,cioe abbiamo parlato delle radiazioni che colpendo la terra venivano in parteassorbite e in parte emesse, cioe piu che emesse . . . riflesse . . .

Intervistatore: perche e diverso riflesso da emesso?

Studente: perche emesso e il punto di partenza della radiazione, perche dopoaverla assorbita la emette . . . poi dopo siamo entrati nello specifico dell’as-sorbimento, delle proprieta che ha la radiazione della luce sui corpi [. . .] dellecaratteristiche sono l’assorbanza, la trasmittanza e la riflettenza [. . .].

Dalle frasi riportate si nota che, per distinguere fra emissione e riflessione, e statomesso in atto un meccanismo causale di tipo lineare [25]: “perche emesso e il punto dipartenza della radiazione, perche dopo averla assorbita la emette”. Nel ragionamentoc’e un prima ed un dopo, una causa (l’assorbimento della radiazione) ed un effetto(la sua emissione). Nonostante cio, lo studente cerca di costruire un suo percorso perarrivare a un meccanismo di spiegazione del fenomeno dell’effetto serra in termini dibilancio energetico e non di intrappolamento della radiazione:

(13) Questo punto verra poi approfondito nella dimensione epistemologica.


Intervistatore (I): che relazione c’e fra spiegare l’effetto serra in termini diintrappolamento e spiegarlo invece in termini di bilancio?

Studente (S): [. . .] quindi che relazione c’e fra l’intrappolamento e il bilancio?Dunque . . . se la terra riceve radiazione . . . le radiazioni emesse dalla terradopo aver assorbito quelle del sole verranno intrappolate dall’atmosfera . . .cioe quindi piu che intrappolate . . . assorbite . . . che poi a sua volta ne ri-emettera

I: e perche?

S: perche comunque l’atmosfera e una massa . . . e quindi se assorbe si riscalda

I: quindi in realta tu riesci a spiegare l’effetto serra e il riscaldamento dellaterra solo in termini di bilancio energetico e non di intrappolamento!!

S: sı . . . basta poi considerare l’atmosfera come un corpo

I: esatto . . . l’atmosfera non e un coperchio che blocca, ma un corpo che assorbeed emette . . . questo e un punto delicatissimo.

Il punto chiave che gli permette di entrare nel ragionamento per bilancio e ilconsiderare l’atmosfera come un corpo che interagisce e che, quindi, assorbe ed emetteradiazione.

Un altro punto che emerge dalle interviste e che conferma un risultato del post-test,riguarda il fatto che i modelli affrontati durante il percorso hanno fornito delle chiaviper distinguere fra il riscaldamento globale e altri fenomeni, come il buco dell’ozonoe l’inquinamento. A questo proposito si riporta un estratto dell’intervista di un altrostudente:

Distinzione fra riscaldamento globale e buco dell’ozono

Prima del corso credevo che ci fosse stato un assottigliamento dell’atmosfera. . . quindi essendo [ l’atmosfera ] piu sottile la radiazione entrava di piu e laterra si surriscaldava . . . invece ho capito che l’atmosfera a sua volta accumulae ri-emette radiazione [. . .]

Distinzione fra riscaldamento globale e inquinamento generico

[. . .] il riscaldamento e dovuto al fatto che le particelle che compongono l’atmo-sfera, che sono i gas serra e che sono in aumento, assorbono e di conseguenzainnalzano la temperatura nell’ambiente.

Anche nelle parole di questo studente e possibile vedere come ci sia un meccani-smo causale di tipo temporale quando parla dell’assorbimento e dell’emissione dellaradiazione da parte dell’atmosfera, anche se il concetto di emissione viene collocatomeglio rispetto allo studente precedente.

Riassumendo, cio che emerge dall’analisi della dimensione disciplinare, comerisultato generale, e che la maggior parte degli studenti:

190 G. Tasquier

– ha capito e ha saputo interpretare i concetti di assorbanza, trasmittanza eriflettanza;

– ha incontrato difficolta nel distinguere il concetto di radiazione da quello di calore;– e stata in grado di distinguere fra il riscaldamento globale e altri fenomeni.

Come risultato piu specifico e non generalizzabile all’intero gruppo, emerge che glistudenti intervistati hanno mostrato alcune difficolta nell’entrare con disinvoltura nelragionamento per bilancio energetico, in quanto non sono stati in grado di superareun ragionamento causale-temporale. Tuttavia, nonostante le difficolta, sono riuscitia costruirsi una strada personale (14) per provare ad entrare nel ragionamento. Inparticolare, due punti sono sembrati aver svolto un ruolo chiave per spostare il ra-gionamento dal pensare all’effetto serra in termini di “intrappolamento” al ragionarein termini di “bilancio energetico”: i) distinguere fra riflessione ed emissione, seppurattraverso un ragionamento di tipo causale temporale, e ii) considerare l’atmosferacome corpo che interagisce.

Il ragionamento per bilancio energetico e un punto critico e pone comunque unproblema da risolvere: gli studenti sono abituati a ragionare con un meccanismocausale di tipo lineare/temporale e, di fronte a fenomeni e modelli che impongononuovi tipi di ragionamento, sembra prevalere la tendenza a seguire il percorso dellaradiazione temporalmente, attribuendo un prima e un dopo (15) [26]. Probabilmenteanche per questo motivo, il concetto di emissione e quello piu difficile da interpretaree collocare nel ragionamento (16).

3.8. Analisi della dimensione epistemologica

La dimensione epistemologica e stata indagata in modo mirato attraverso le in-terviste. Nel protocollo si e deciso di dare particolare enfasi a domande di base suimodelli anche perche, durante i lavori, era sembrato che gli studenti non avessero unlinguaggio epistemologico particolarmente elaborato.

Le tre interviste sono apparse particolarmente interessanti per il fatto che tuttie tre gli studenti hanno messo in evidenza una profonda e preoccupante carenzanell’insegnamento ricevuto: gli studenti non avevano alcuna idea di cosa fosse unmodello fisico, perche non ne avevano mai parlato durante il loro curriculum di fisicaa suola:

“[ Il modello ] e una riproduzione di un fenomeno reale in laboratorio con stru-menti adatti alla sua misurazione e fati in modo da ottenere dati il piu possibile

(14) Questo aspetto e sostenuto dalla diversita dei loro ragionamenti e dalla genuinita delle loroparole. Anche se non sono rigorosi nell’uso del linguaggio, non vi e una ripetizione delle parole deirelatori, ma una rielaborazione che innesca in ciascuno dei tre studenti strategie di ragionamentodiverse.

(15) Questo risultato e in accordo con risultati sul ragionamento causale ottenuti in una sperimen-

tazione di termodinamica.(16) Il concetto di emissione richiede di guardare per equilibrio, mentre il concetto di riflessione

induce a guardare per processo temporale (cambia il tipo di ragionamento causale che si innesca per

capire).


legati alla realta [. . .] Alla precisione di calcolo [. . .] Pensando ai modelli fattiin fisica] mi viene in mente un circuito elettrico” (Francesco).“Per modello intendo gli esperimenti . . . pensando ai miei studi la parolamodello non e stata mai usata se non per qualche esperimento in laboratorio. . . esempi di modelli non mi vengono in mente” (Andrea).“Il modello e, penso, un esempio nel senso che, anche nella vita quotidiana,il modello e un qualcosa da cui si prende esempio [. . .] e in fisica io darei lostesso significato [. . .] il modello e un esperimento, quindi un esempio [. . .]”(Fabrizio).Questa debolezza e riscontrabile anche nella maggior parte dei libri di testo che

sempre meno pongono l’attenzione sui processi di modellizzazione in fisica.Tornando ai risultati dello studio, il fatto che gli studenti non avessero nessuna

idea di cosa fosse un modello in fisica ha reso il tentativo di guidarli progressivamentead entrare nel gioco della complessita un obiettivo decisamente ambizioso. Tuttavia,le debolezze epistemologiche non hanno precluso un coinvolgimento attivo sul pianodisciplinare e l’attivazione di un meccanismo di rielaborazione personale dei contenuti.Si ritiene che cio sia stato molto influenzato dallo spiccato interesse del particolaregruppo di studenti verso le implicazioni sociali del tema.

4. Conclusioni e problemi aperti

Quale contributo puo dare lo studio qui presentato alle seguenti domande: qualeruolo svolgono la dimensione disciplinare, epistemologica e sociale per un coinvol-gimento profondo degli studenti su temi complessi come quelli ambientali? Qualimodifiche devono essere apportate rispetto allo studio pilota per poter affrontare uncontesto di classe?

Dall’analisi dei dati sono emerse problematiche di natura generale (ad esempio:uso/abuso del concetto di calore, l’assenza di consapevolezze sui processi di model-lizzazione e del ruolo dei modelli in fisica) particolarmente critiche per un’effettivacomprensione del fenomeno dei cambiamenti climatici.

D’altra parte l’esistenza di una dimensione sociale forte ha innescato negli stu-denti un processo significativo per riuscire ad accedere alla dimensione disciplinarenonostante le suddette difficolta. Tale processo ha permesso agli studenti di costruirsistrade personali sia per comprendere i contenuti fisici (spiegazione dell’effetto serrain termini di bilancio energetico), sia per valutare il ruolo dei comportamenti dei sin-goli individui nella variazione di parametri ambientali di fondamentale importanza(assorbanza dell’atmosfera). L’interazione fra queste due dimensioni ha attivato unprocesso di cambiamento nelle idee e nei modi di guardare al problema da parte deglistudenti. Questo cambiamento e pero risultato faticoso e non particolarmente radica-to per la mancanza come prerequisito di un discorso generale sulla modellizzazione,necessario per poter entrare con disinvoltura nel ragionamento per bilancio energeticoe per poter cogliere le peculiarita di una prospettiva epistemologica della complessita.

Riteniamo che si possa ottenere la maturazione della conoscenza necessaria perlo sviluppo di un pensiero critico, che abbia ricadute durature e consapevoli sui com-

192 G. Tasquier

portamenti individuali e sociali solo attraverso un’adeguata integrazione delle tredimensioni.

Alla luce di questi risultati, l’obiettivo che ci poniamo nel passare dallo studiopilota alla sperimentazione in classe e pertanto quello di promuovere negli studentiun attivarsi delle tre dimensioni. La scelta di un normale contesto di classe infattinon puo garantire la presenza di una dimensione sociale cosı forte da motivare sindall’inizio l’impegno tutt’altro che trascurabile richiesto sul piano disciplinare in as-senza di prerequisiti di base e, soprattutto, in assenza di consapevolezze sul pianoepistemologico.

Sara pertanto necessaria una revisione dei materiali che preveda un approfondi-mento della dimensione epistemologica. Nello specifico, si ritiene fondamentale:– far diventare filo portante di un futuro esperimento didattico il concetto di modello

e il processo di modellizzazione;– rivedere, nella forma e nei contenuti, l’incontro sulla complessita in modo da

renderlo fruibile anche da parte di studenti che non avessero gia avuto modo disviluppare consapevolezze sul piano epistemologico.Riteniamo che la sperimentazione in classe dei materiali ristrutturati potra darci

modo di verificare la loro efficacia nell’aiutare gli studenti a superare le barriere com-portamentali che impediscono di sentirsi coinvolti in questioni come i cambiamenticlimatici che sono di primaria importanza per la cittadinanza scientifica ma, al con-tempo, particolarmente lontane sia dai modi tradizionali di costruzione dei curriculascolastici, a causa della loro trasversalita, sia dai tradizionali impianti disciplinari, acausa del loro carattere di intrinseca complessita.

* * *L’autrice ringrazia Olivia Levrini, Paola Fantini, Barbara Pecori, Rolando Rizzi,

Francesca Pongiglione per la stretta collaborazione che ha condotto alla stesura eall’attuazione del percorso. Le persone del Gruppo di Ricerca di Didattica dellaFisica di Bologna (Eugenio Bertozzi, Marta Gagliardi, Nella Grimellini Tomasini) peraver seguito e sostenuto l’ideazione di questo lavoro. Rosa Maria Sperandeo e ClaudioFazio per i preziosi suggerimenti sul lavoro fatto e i consigli per la formulazione di unesperimento didattico. Un grazie speciale al referee per i preziosi suggerimenti.

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