Galileo e la scienza sperimentale

  “Galileo e la scienza sperimentale” è un’attività didattica innovativa progettata e realizzata in forma di prototipo dall’Istituto e Museo di Storia della Scienza nell’ambito del Progetto Europeo Pencil (Permanent European Resource Centre for Informal Learning) per l’anno scolastico 2005/06. 
  Questa attività, rivolta a insegnanti e studenti delle scuole medie superiori e inferiori, aveva lo scopo di introdurre i ragazzi alla natura sperimentale della ricerca scientifica e aveva come riferimento alcuni passaggi fondamentali che segnarono gli studi di Galileo nei cinquant’anni attraverso cui arrivò a padroneggiare le leggi elementari del moto.

L’idea

  L’idea è nata pensando a uno dei modi in cui un Museo di Storia della Scienza può contribuire alle pratiche di insegnamento informale. Una risposta piuttosto naturale è sembrata quella di cercare di amplificare la dimensione storica della scienza centrando l’attenzione su uno dei suoi momenti più importanti, cioè la rivoluzione scientifica del Seicento. All’interno di questo scenario si è individuato un argomento particolarmente rilevante, cioè la ricerca sperimentale sulle leggi elementari del moto da parte di Galileo, prima, dunque che queste venissero “inglobate” nelle leggi della meccanica classica formulate da Newton. L’interesse era quello di compiere noi stessi, insieme agli insegnanti e ai ragazzi, un percorso esplorativo su questa ricerca, vedendola come prototipo della ricerca scientifica in generale, che non procede solo per risultati “positivi”, bensì attraverso prove, errori e aggiustamenti retroattivi.

Il contesto culturale a “sfondo” del progetto

  Galileo, nel lavorare intorno al problema del moto naturale dei corpi, pur partendo dalle conoscenze trasmesse nell’ambiente ‘filosofico’  - più o meno aristotelico  -  delle università, si accorse presto della loro divergenza dalla realtà. Egli sviluppò dunque, nel corso del tempo,  ricerche sperimentali basate su modelli, osservazioni e misure fatte con strumenti opportuni con il fine di interrogare direttamente la natura, in contesti controllati e ripetibili. In questo modo, attraverso un processo non lineare, bensì dinamico e disseminato di tentativi, fallimenti e correzioni, attraverso interconnessioni con ricerche su altri problemi, arrivò a formulare le leggi elementari del moto, così come le riassunse nei “Discorsi e dimostrazioni matematiche intorno a due nuove scienze” (1638). In particolare, formalizzò la legge della proporzionalità dello spazio percorso nella caduta libera rispetto al quadrato dei tempi, definì geometricamente la curva descritta dai proietti (moto parabolico) e osservò l’isocronismo del pendolo. Seppure questa ultima proprietà risultò successivamente non essere esattamente vera, (e comunque è pressoché valida nel caso di piccole oscillazioni), le ricerche eseguite da Galileo in questo ambito furono innovative e importanti. Intersecandosi  con quelle sulla caduta dei gravi e sull’acustica musicale, contribuirono a progressi nello studio anche di questi problemi.
  In definitiva, Galileo oltrepassò le teorie “antiche” avviando una ricerca che lo portò molto lontano, in un percorso esplorativo che spinge a costruire, creativamente, nuovi strumenti di sperimentazione e di misura e nuove “mappe” cognitive in “territori ignoti”.

Struttura del progetto

  Il progetto è stato realizzato da un gruppo di lavoro che comprendeva uno storico della scienza e due esperti di comunicazione della scienza. Alla creazione dell’attività pratica ha contribuito una dottoranda in fisica che ha guidato le sessioni con i ragazzi come facilitatrice.
  Parallelamente all’elaborazione dell’attività, attraverso riunioni periodiche del gruppo di progetto, si è formato un gruppo di 19 insegnanti selezionati sulla base della motivazione a lavorare sull’argomento scelto e con le modalità proposte. Le classi coinvolte sono state 15: 12 della scuola media superiore e 3 di quella inferiore, per un totale di 283 allievi.
  Nel primo quadrimestre dell’anno scolastico si sono svolti due incontri con gli insegnanti, orientati a un approfondimento di carattere culturale sulle basi della ricerca sperimentale di Galileo e sul contributo alla nascita della scienza moderna dato dall’ambiente dell’artigianato di “alta tecnologia” e degli ingegneri. Al gruppo iniziale (che era formato da insegnanti di matematica e fisica più un’insegnante di lettere) si sono progressivamente aggiunti i colleghi di altre discipline (prevalentemente letterarie), in quanto il lavoro complessivo prevedeva un’apertura di carattere interdisciplinare.
  Tra febbraio e marzo si sono svolti gli incontri con gli studenti, ciascuno di due ore, e alla fine del progetto ci sono stati due incontri finali con gli insegnanti per raccogliere le valutazioni proprie e dei ragazzi.
  Durante il corso dell’anno è stata mantenuta la disponibilità dei promotori del progetto per approfondire ulteriori argomenti.

Struttura del laboratorio

  Durante le sessioni con le classi, i ragazzi sono stati guidati attraverso un percorso aperto che iniziava con alcune “semplici” domande, le cui risposte spesso vengono spontaneamente da quella fisica “ingenua” che rispecchia il senso comune e che è stata alla base della teoria aristotelica del moto. Che cosa ha voluto dire “superare” ciò che appariva ovvio? E come si è raggiunto questo risultato? Quale è stato il processo – accidentato e disseminato di errori – seguito da Galileo e troppo spesso liquidato nella fisica insegnata nelle scuole e nelle università, come qualcosa di - esso stesso - ovvio e scontato, alla luce delle leggi della meccanica newtoniana?
  Le sessioni con i ragazzi iniziavano con una breve contestualizzazione storica su ciò che si insegnava nella seconda metà del Cinquecento sulla caduta dei gravi, per passare poi al problema da cui partì Galileo: prima un controllo dell’idea che nella caduta libera di oggetti pesanti la velocità sia proporzionale al peso, poi la verifica che il “leggero” cade prima del “pesante”.
  La “facilitatrice”, favorendo un’attitudine attiva nei ragazzi, li accompagnava nel ripercorrere, concretamente, alcuni aspetti del percorso esplorativo – nel caso specifico - di Galileo, ma più in generale dello scienziato.
  La “facilitatrice” conduceva dunque il laboratorio senza però mostrare la strada, accettando e commentando i suggerimenti della classe, assecondando idee e progetti e cercando, contemporaneamente, di orientarli verso una conclusione logica. Il percorso poteva lasciare variabili aperte da indagare e approfondire in classe con l’insegnante.
  Le sessioni con i ragazzi si sono svolte presso l’aula didattica “Corsini” del Museo di Storia della Scienza, lasciata vuota. Presente solo uno scatolone da cui potere estrarre, di volta in volta, il necessario perché gli “apprendisti” fossero liberi di “provare e riprovare” le ipotesi formulate.

Il gruppo di progetto:
Silvana Barbacci, Annalisa Bugini, Thomas B. Settle

La facilitatrice:
Guia Pastorini

Gli insegnanti e le classi che hanno partecipato al progetto:

[*] Gli studenti di questa classe dell’ITI Leonardo da Vinci con specializzazione in fotografia, sono intervenuti per fare riprese video sul laboratorio, montate poi su DVD.

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