FISICA NELLA SCUOLA SECONDARIA DI PRIMO GRADO
di M. Leporee P. De Luca(1), I. Delfino(2),

Un’esperienza di laboratorio didattico.

ABSTRACT

A partire dall’anno scolastico 1998-99 sino ad oggi la Scuola Media Statale “D’Ovidio-Nicolardi” in collaborazione con alcuni docenti universitari ha elaborato un Progetto per l’insegnamento della fisica nella scuola media di primo grado dal titolo “La trasversalità della fisica nel percorso formativo”. Nel corso degli anni sono stati approfonditi vari aspetti della fisica con strumenti didattici di tipo diverso ma tutti intesi a far percepire ai ragazzi, ed anche alle loro famiglie, l’importanza della fisica per comprendere molti aspetti della vita quotidiana e soprattutto l’importanza del metodo scientifico nell’affrontare e risolvere problemi di vario tipo. In questo lavoro gli autori descrivono una esperienza di laboratorio didattico compiuta per alcuni anni scolastici ed un’analisi dei risultati ottenuti. L’interesse ed il gradimento mostrato dai ragazzi per questa attività conferma che per suscitare interesse per le discipline scientifiche ed, in particolare per la fisica, non è mai troppo presto e forse aspettare gli ultimi anni della scuola superiore di secondo grado non aiuta ad incrementare il numero degli iscritti alle facoltà scientifiche di base (matematica, fisica e chimica) per contrastare quello che ormai sembra un declino inarrestabile dell’interesse delle giovani generazioni per queste discipline, indispensabili per sostenere la tanto desiderata crescita tecnologica ed economica.

1. INTRODUZIONE

Oggi l’apprendimento scolastico è solo una delle tante opportunità di formazione che i bambini e gli adolescenti vivono. Spesso l’acquisizione di competenze specifiche avviene al di fuori del contesto scolastico, in luoghi di formazione alternativi come ad esempio, la parrocchia o i centri sociali. Proprio per questo la scuola, senza rinunciare al suo compito formativo, deve proporsi come punto di risoluzione delle frammentazioni che caratterizzano la vita dei ragazzi.
Come specificato nelle indicazioni nazionali per il primo ciclo di istruzione, la scuola ha l’importante ruolo di garantire il successo formativo. Essa, ponendo lo studente al centro dell’azione formativa, deve diventare “scuola su misura”, scuola cioè che realizza percorsi formativi rispondenti alle necessità degli alunni valorizzando gli aspetti della personalità di ognuno. Questo ruolo risulta particolarmente importante nella scuola media frequentata da ragazzi tra gli undici e i tredici anni, periodo in cui si cominciano a delineare gli interessi, le inclinazioni e le aspirazioni di ciascuno. Ecco che la scuola interviene nel guidare i ragazzi all’autonomia per orientarli verso scelte per loro significative.
L’utilizzo di una metodologia di tipo laboratoriale garantisce la personalizzazione dei percorsi educativi permettendo di dare a ciascuno ciò di cui ha bisogno per crescere e valorizzare la propria identità. La didattica laboratoriale infatti parte dagli interessi della persona e dalla sua esperienza della vita quotidiana ed è per questo che si impara più facilmente perchè scatta nell’allievo la motivazione all’apprendimento.
In laboratorio l’apprendimento diventa un processo attivo in cui attraverso “il fare” ciascun alunno diventa protagonista del proprio processo di apprendimento.
E’ per questo che abbiamo voluto realizzare un progetto utilizzando il laboratorio, inteso non come luogo in cui sono presenti delle attrezzature, bensì come metodologia che utilizzando il fare genera sapere.

2. PRESENTAZIONE DEL PROGETTO

La scuola media statale “D’Ovidio-Nicolardi” di Napoli ha elaborato un progetto intitolato “La trasversalità della Fisica nel percorso formativo” [1] allo scopo di avvicinare e appassionare i ragazzi a questa disciplina dimostrando come i fenomeni fisici siano spesso presenti nella vita quotidiana. Alla base di questo progetto è presente la consapevolezza del ruolo che svolgono le discipline scientifiche e in particolare la fisica nell’ambito dell’educazione e della formazione. Anche se è vero che ogni disciplina nella sua specificità deve contribuire alla formazione integrale della personalità dell’alunno, è altrettanto vero che la fisica per sua natura fornisce, forse più di altre discipline, le informazioni e gli strumenti utili per analizzare e comprendere la realtà che ci circonda. Lo studio della fisica permette di sviluppare spirito critico, quindi di porsi domande e di trarne le conclusioni adeguate; favorisce l’acquisizione di un comportamento che permetterà di porsi in maniera libera, matura e responsabile nei confronti delle problematiche della vita.
Il progetto ha interessato gli alunni delle terze classi e si è svolto per circa un mese durante l’orario scolastico in diversi anni scolastici.
Per la realizzazione di questo progetto si è scelto di utilizzare una metodologia di tipo laboratoriale che per alcuni ha rappresentato un’attività di potenziamento, ampliando e approfondendo le loro conoscenze e capacità, mentre per altri, che manifestavano carenze, ha rappresentato un’attività di recupero.
La scelta dell’argomento da affrontare nell’ambito del laboratorio è stata discussa approfonditamente dagli insegnanti. L’argomento scelto tra quelli previsti dal programma ministeriale doveva risultare tra i più vicini alla vita quotidiana dei ragazzi, presentare agganci con altre discipline e fornire quindi anche materiale per la prova di esame. La realizzazione delle attività di laboratorio doveva richiedere materiale facilmente reperibile di costo molto contenuto in modo che ogni gruppo potesse essere autonomo nella propria attività di laboratorio. Inoltre, la scelta doveva privilegiare attività di laboratorio totalmente sicure per i ragazzi. Tenuto conto dei criteri prima esposti si è rivolta l’attenzione allo studio dei fenomeni elettrici e alla realizzazione di alcune esperienze che mettessero in evidenza nell’osservazione del fenomeno fisico sia aspetti qualitativi che quantitativi. In particolare sono state predisposte alcune esperienze che consentissero l’osservazione qualitativa dell’effetto termico della corrente, il comportamento di semplici circuiti con componenti inseriti in serie ed in parallelo, e la verifica sperimentale in termini quantitativi della legge di Ohm. L’esecuzione di queste esperienze ha richiesto l’utilizzo di pile, lampadine, cavi elettrici ed un tester. Divisi in gruppi, organizzati opportunamente dagli insegnanti di classe, gli alunni sono stati guidati alla realizzazione semplici circuiti elettrici, all’osservazione dei fenomeni fisici ed alla raccolta di alcuni dati che sono stati poi elaborati.
Il progetto era articolato in 3 momenti principali:

• Nella fase iniziale sono stati somministrati ai ragazzi dei test di ingresso al fine di valutare sia le conoscenze disciplinari già in possesso degli alunni sia le conoscenze riguardo le relazioni tra fisica e vita quotidiana [1].
• La fase centrale è stata quella operativa. Dopo aver introdotto l’argomento con una presentazione di tipo multimediale [1], i ragazzi sono stati guidati alla realizzazione dei vari tipi di esperimenti durante i quali venivano anche invitati a riflettere sul funzionamento dell’apparato sperimentale preparato. Al termine della fase operativa gli alunni, sempre divisi in gruppi hanno elaborato una relazione finale nella quale dovevano spiegare come avevano costruito l’apparato sperimentale ma soprattutto il suo funzionamento mettendo in rilievo i saperi acquisiti. In questa fase il collegamento con alcuni aspetti introdotti nello studio della matematica sono stati messi in evidenza.

Si pensi alla rappresentazione grafica dei risultati ottenuti, ad alcuni concetti distatistica come la media utilizzata per elaborare il concetto di errore nella misura di una grandezza fisica.Il lavoro di gruppo si è dimostrato, inoltre, un metodo molto utile sia per lo sviluppo della cooperazione tra alunni sia per il recupero di alunni che presentavano difficoltà di apprendimento.

• Nella fase finale i ragazzi hanno compilato un test di uscita in modo che gli insegnanti potessero valutare il grado di apprendimento ottenuto[1].

Insieme al test di uscita i ragazzi hanno compilato anche un test di rilevamento del loro gradimento in cui si chiedeva di rispondere ad alcune domande riguardanti l’interesse suscitato rispetto agli argomenti trattati, ma anche il loro gradimento rispetto alla metodologia utilizzata (il laboratorio) [1].

3. ESPERIENZE DI LABORATORIO

Nel primo esperimento proposto, gli alunni hanno potuto verificare ledue leggi di Ohm [2].
Utilizzando delle pile da 4,5 volt, un filo conduttore di rame e una lampadina sono stati realizzati 3 circuiti elettrici che si differenziavano per il numero di pile utilizzate. (una, due o tre). Quindi si chiedeva ai ragazzi di confrontare la luce emessa dalla lampadina nei tre diversi circuiti. Essi potevano osservare che l’intensità della luce emessa dalla lampadina era maggiore quanto maggiore era il numero delle pile utilizzate. Questa osservazione di tipo qualitativo veniva confermata da una osservazione di tipo quantitativo utilizzando un tester digitale attraverso il quale i ragazzi potevano rilevare l’intensità di corrente, fare misure ripetute, riflettere sui concetti di errore sperimentale e sensibilità dello strumento.
Quindi potevano essere effettuate misure di differenza di potenziale e corrente e se ne poteva dare una rappresentazione grafica.
Gli alunni potevano in tal modo verificare la validità della I legge di Ohm, sia in modo qualitativo osservando come l'intensità della luce emessa dalle lampadine siadirettamente proporzionaledella differenza di potenziale prodotta dalle pile che in modo quantitativo servendosi dei dati sperimentali acquisiti con il tester.
Per verificare la seconda legge di Ohm sono stati realizzati dei circuiti simili a quelli precedenti, che differivano per lo spessore o per la lunghezza del filo conduttore utilizzato. I ragazzi, attraverso l’uso del tester, potevano constatare come cambiava l’intensità della corrente al variare della lunghezza e dello spessore del filo.
Anche in questo caso costruivano delle tabelle con i valori ottenuti e tracciavano i rispettivi grafici.
La seconda esperienza di tipo qualitativo riguardava l’effetto termico della corrente.
I ragazzi dovevano collegare i due poli della pila usando un filo conduttore e dopo pochi minuti toccare il filo stesso per constatarne il riscaldamento. Quindi gli alunni potevano giungere alla conclusione che il filo si era riscaldato perché gli elettroni, spostandosi al passaggio della corrente elettrica, incontravano una grande resistenza e ciò produceva attrito e quindi calore. Questo effetto termico della corrente è sfruttato in un gran numero di dispositivi presenti nelle nostre case (asciugacapelli, forno e scaldabagno elettrici e cosi via)
La terza esperienza, infine, riguardava il funzionamento di circuiti elettrici in serie e in parallelo. I ragazzi hanno realizzato circuiti in serie e in parallelo e hanno osservato cosa accadeva quando in ciascun caso si svitava una lampadina. Essi potevano constatare che nel circuito in serie svitando una lampadina si spegnevano anche tutte le altre e questo perché si creava una interruzione del circuito elettrico. Nel caso invece del circuito in parallelo le lampadine erano indipendenti le une dalle altre essendo, ognuna di esse, direttamente collegata alla pila. Ed è per questo che, svitando una lampadina, le altre rimanevano accese.
Anche inquesto caso venivano propostiesempi tratti dall’esperienza quotidiana sia dei circuiti in serie (luci decorative per albero di natale) che dei circuiti in parallelo (impianti elettrici ) al fine di stimolare la curiosità e l’interesse degli alunni.

4. DISCUSSIONE

Durante uno degli anni scolastici in cui il progetto è stato portato avanti hanno partecipato circa 260 alunni distribuiti su 13 classi. I risultati ottenuti sia dai test di ingresso e di uscita, che dal test di rilevamento del gradimento sono stati riportati nei grafici seguenti.
Analizzando i test di uscita e tenendo conto anche dei test di ingresso, quindi della situazione di partenza, gli insegnanti hanno elaborato un giudizio nei confronti di ciascun alunno. La tabella di valutazione comprendeva giudizi che andavano dal non sufficiente all’ottimo.
I risultati dei test di uscita stati sono stati riportati nel diagramma a barre sottostante.

Grafico 1. Risultati dei test di uscita

Da questo grafico si evince che una percentuale di alunni abbastanza rilevante, il 49% ha ottenuto un giudizio distinto e circa il 26% ha avuto un giudizio buono, mentre solo il 13% degli alunni ha avuto un giudizio non sufficiente.
Abbiamo attribuito questo risultato alla metodologia di lavoro utilizzata. Infatti negli anni precedenti in cui lo stesso argomento è stato trattato in modo classico, cioè solo con la lezione frontale, i ragazzi non hanno ottenuto giudizi elevati in così alta percentuale. Gli insegnanti hanno fatto presente che con la lezione tradizionale, solo i “bravi” riuscivano a raggiungere risultati migliori, mentre la maggioranza degli alunni rimaneva arenata in giudizi sufficienti o appena superiori alla sufficienza.
Dai risultati del test di rilevamento del gradimento degli alunni si evince che le esperienze

Grafico 2. Risultati del test di gradimento del progetto proposte sono risultate abbastanza o molto interessanti.

Grafico 4. Risultato dei test di interesse ad approfondire gli argomenti scientifici.

Come si può osservare dal diagramma a barre, al 96% degli alunni è piaciuto abbastanza o molto eseguire personalmente gli esperimenti, mentre solo il 3% di loro ha gradito poco l’utilizzo di questa metodologia laboratoriale proposta dagli insegnanti.
Inoltre,come si può rilevare dal diagramma riportato di seguito (grafico 4), per circa il 60% degli alunni è risultato abbastanza stimolante eseguire queste esperienze, tanto che sarebbero interessati ad approfondire gli argomenti scientifici proposti.
Infine, alla domanda che riguardava la scelta degli studi futuri, un buon 35% degli alunni ha risposto che sarebbe intenzionataallo studio di una disciplina scientifica, una volta terminati gli studi della scuola secondaria.

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(1) Seconda Università di Napoli
(2) Università della Tuscia, Viterbo

8 giugno 2007