UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI FIRENZE FACOLTA' DI SCIENZE DELLA FORMAZIONE CORSO DI LAUREA IN SCIENZE DELLA FORMAZIONE PRIMARIA IIll rruuoolloo ddeellll’’eessppeerriieennzzaa nneellll’’iinnsseeggnnaammeennttoo sscciieennttiiffiiccoo:: iill pprriinncciippiioo ddii AArrcchhiimmeeddee iinn uunnaa SSccuuoollaa PPrriimmaarriiaa RELATORE Prof. Emanuele Sorace CANDIDATO Eleonora Gronchi Anno Accademico 2006-2007 A mamma e babbo per il loro sostegno; A mio fratello, il miglior scienziato smemorato; A Dario perché c’è sempre stato. 2 Indice INTRODUZIONE PRIMO CAPITOLO RIFERIMENTI TEORICI: ALCUNI PEDAGOGISTI E LE LORO TEORIE 1. La teoria cognitiva di Piaget 1.1. La formazione dei concetti scientifici secondo Piaget 2. La teoria storico-culturale di Vygotskij 2.1. La formazione dei concetti scientifici secondo Vygotskij 3. L’attivismo di Dewey 3.1. Il ruolo e il significato dell’educazione 3.2. Le indagini personali del mondo 4. Due modelli a confronto: il modello di Howkins e quello di Guilford 5. Un progetto straniero per l’innovazione dell’insegnamento scientifico: Karpuls e lo SCIS SECONDO CAPITOLO IL RUOLO DELL’ESPERIENZA NELL’INSEGNAMENTO SCIENTIFICO 1. Il gioco come il “fare esperienza”: due modi per conoscere il mondo 2. La teoria dell’esperienza di Dewey 3. Il laboratorio come luogo ideale in cui “usare” l’esperienza 4. L’importanza dell’esperienza nell’insegnamento delle scienze 5. La ludoteca scientifica di Pisa: basare la fisica sull’esperienza 6. Al di là dell’esperienza… 6.1. … dalla conoscenza di senso comune alla conoscenza scientifica 6.2. … il ruolo dell’insegnante 6.3. la motivazione come base per l’apprendimento 3 TERZO CAPITOLO I PROGRAMMI MINISTERIALI DEL 1985 E LE INDICAZIONI NAZIONALI DEL 2003 A CONFRONTO 1. Excursus storico 2. I Programmi Ministeriali del 1985 2.1. Fenomeni fisici e chimici 3. Le Indicazioni Nazionali per i Piani di Studio Personalizzati nella Scuola Primaria 4. Confronto tra i Programmi e le Indicazioni Nazionali QUARTO CAPITOLO IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE 1. Al tempo di Archimede: la Grecia ellenistica 1.1. la nascita della scienza 1.2. la rimozione della rivoluzione scientifica 1.3. Lo sviluppo delle scienze 1.4. Decadenza e fine della scienza 1.5. I rinascimenti 2. Il ruolo della Biblioteca di Alessandria nello sviluppo della cultura ellenistica 3. il grande Archimede 3.1. L’assedio di Siracusa e la morte di Archimede 3.2. Il ritrovamento della tomba 3.3. Le opere 4. Sui galleggianti: il principio di Archimede 4.1. La storia della corona 4.2. Le proposizioni del trattato 4.3. La dimostrazione pratica del principio di Archimede 4.4. Il principio di Archimede nel linguaggio matematico 4.5. Il galleggiamento dei corpi 4.6. Applicazioni pratiche della spinta di Archimede: sommergibili e navi, dirigibili e aerostati 5. Il mito di Archimede da Cicerone a Walt Disney 4 QUINTO CAPITOLO IL PRINCIPIO DI ARCHIMEDE IN UNA SCUOLA PRIMARIA 1. Introduzione 2. Piaget: riflessioni sul galleggiamento 3. Informazioni preliminari al progetto 3.1. Alcuni punti chiave del progetto 3.2. Il contesto della scuola 3.3. le conoscenze pregresse degli alunni 3.4. Ipotesi iniziale 3.5. Obiettivi 3.6. Spazi e tempi 3.7. Strategie 3.8. Strumenti e materiali 3.9. Prodotto finale 3.10. Verifica 4. Il progetto: incontro dopo incontro CONCLUSIONI BIBLIOGRAFIE ALLEGATI 5 Introduzione Molti vedono la fisica come una materia pesante, difficile e in certi casi anche odiosa. La fisica studiata sui libri, fatta di formule e definizioni imparate a memoria è l’incubo di molti studenti che finiscono per ritenerla una materia incomprensibile. C’è una soluzione? C’è qualcosa di diverso dall’uso del libro di testo per far comprendere questa disciplina? I bambini quando sono molto piccoli fanno tantissime domande: queste domande hanno come tema principale il mondo che li circonda, vogliono scoprire ciò che sta dietro all’apparente realtà, vogliono scoprire il perché di quel comportamento… Perché allora finiscono per non amare la fisica? La fisica indaga sulla realtà e fornisce molte informazioni sul mondo che ci circonda e può dare risposte alle domande tanto insistenti di quei bambini. Il processo “di odio” cresce comunque con l’età e con l’abbandono dell’esperienza pratica e l’utilizzo sempre più preponderante di formule da imparare sui libri di testo senza che l’insegnante mostri cosa ci sta dietro. Finché i bambini sono piccoli l’insegnante mantiene vivo il legame con la realtà che viene poi sostituito, almeno per quanto riguarda la mia esperienza scolastica, dallo studio del libro di testo. Su ciò verte tutta la mia tesi. Attraverso un progetto proposto a dei bambini di una scuola primaria ho voluto verificare se l’esperienza, la pratica laboratoriale, aiuta a capire concetti difficili. Niente libri quindi, né quaderni ma solo esperimenti per far sì che ognuno possa confrontare le proprie ipotesi, la propria conoscenza di senso comune, con la conoscenza scientifica attraverso l’osservazione, la realizzazione di esprimenti in classe e la condivisione degli stessi. Il capire attraverso l’esperienza è una pratica abbastanza diffusa nella scuola primaria: per apprendere il bambino ha bisogno di sperimentare in ogni ambito disciplinare. La scienza si presta bene a questo tipo di lavoro. 6 Nel primo capitolo ho preso in esame alcuni degli autori del panorama pedagogico. Conoscere queste teorie è stato importante, sia per aver ripreso la concezione che essi hanno del bambino, sia per aver verificato il loro contributo, ad esempio di Vygostkij e Piaget , sullo sviluppo dei concetti scientifici. In questo primo capitolo, oltre a vedere anche la teoria di Dewey, ho individuato due modelli, quello di Guilford e quello di Hawkins, che mi sono serviti come base teorica per il percorso realizzato a scuola. Ho inserito tra tutti questi autori anche il contributo di un progetto straniero di rinnovamento dell’insegnamento delle scienze: il progetto SCIS di Karplus. Nel secondo capitolo ho finalmente preso in considerazione dal punto di vista teorico il concetto d’esperienza. Tra gli autori più illustri ho inserito proprio Dewey: ho analizzato la sua teoria dell’esperienza che egli espone nel libro Esperienza e educazione. Ho inoltre associato all’esperienza da un lato il concetto di gioco come anticipatore della metodologia usata dai bambini per conoscere ciò che li circonda e dall’altro il laboratorio come pratica scolastica positiva, sebbene troppo trascurata dagli insegnanti. Spunto di riflessione per la pratica laboratoriale è anche la Ludoteca scientifica a cui ho dedicato alcune pagine. Nello stesso capitolo ho titolato un paragrafo al di là dell’esperienza. Reputo importante che un insegnante valuti l’importanza dell’esperienza (non solo nell’insegnamento scientifico) con particolare attenzione anche alla motivazione dei bambini, ai loro interessi, alla conoscenza di senso comune che loro hanno e che portano a scuola e al ruolo cruciale che ricopre l’insegnante stesso. Nel terzo capitolo ho preso in esame i Programmi Ministeriali del 1985 e le Indicatori Nazionali del 2003. Il mio intento era quello di verificare lo spazio che in entrambi i casi veniva dato alla scienza, in particolare alla fisica e provare a trarre delle conclusioni tramite un confronto diretto tra i due. 7 Nel quarto capitolo sono arrivata finalmente a trattare il lato “fisico” della mia ricerca: il principio di Archimede. Prima di tutto mi sono soffermata, grazie alla lettura del libro di Lucio Russo, La rivoluzione dimenticata, sulla particolare tesi portata avanti dallo stesso autore secondo cui la scienza è nata al tempo di Archimede nella Grecia ellenistica ma di quel periodo di grande fioritura scientifica molti ricordano solo alcuni sporadici personaggi e non il livello altissimo di conoscenze scientifiche raggiunte. A dimostrazione di tale sviluppo ho portato come modello la biblioteca di Alessandria che lo stesso Archimede aveva frequentato per approfondire i suoi studi. Sempre nello stesso capitolo ho brevemente ripercorso la leggendaria vita di Archimede come uomo e come scienziato soprattutto: dalla lettura delle sue opere emerge una figura molto moderna di scienziato che indaga il reale, che cerca di spiegare i fenomeni che lo circondano attraverso un’indagine rigorosa. Ho illustrato quindi l’Archimede interessato alla matematica, all’astronomia, alla geometria; l’Archimede inventore e anche l’Archimede che si divertiva ad ideare giochi per gli altri. Al principio di Archimede ho dedicato un paragrafo a parte. Ho illustrato la famosa storia che si narra abbia portato lo scienziato alla scoperta del peso specifico e del principio che regola il galleggiamento degli oggetti. Di seguito a questa ho estrapolato quindi le proposizioni che lo spiegano e che in molti hanno studiato a scuola, traducendole anche nel linguaggio matematico. Attraverso queste proposizioni ho individuato i criteri per cui un oggetto galleggia e un altro affonda e ho portato come esempi le applicazioni pratiche di tali leggi. Per concludere il capitolo ho voluto ricordare come anche la Walt Disney, nella versione italianizzata, abbia contribuito alla creazione nel nostro immaginario, di un Archimede leggendario nel ruolo di inventore di oggetti strani: sto parlando del personaggio dei cartoni animati Archimede Pitagorico. Il quinto capitolo è la parte che mi ha impegnato maggiormente rispetto alle altre, poiché non ho semplicemente raccolto del materiale ma ho dovuto ideare un progetto sul principio di Archimede che fosse adatto ai bambini. 8 L’idea di questo progetto nasce da una mia curiosità: dopo aver studiato fisica alla scuola superiore in modo piuttosto meccanico e mnemonico, mi sono imbattuta nel corso di “Didattica della Fisica” che ho frequentato diversi anni fa, nel quale la professoressa ci mostrava alcuni esperimenti per poterli riproporre ai bambini. Questo fatto mi aveva molto colpito e più volte mi ero chiesta vuoi vedere che puntando sull’esperienza e l’esperimento si riesce a far capire questi concetti anche ai bambini? A proposito lo slogan della Ludoteca scientifica dice: “se ascolto dimentico, se vedo ricordo, se faccio capisco”. Le modalità dell’insegnamento scientifico possono dunque essere riassunte in tre tipologie diverse: - la lezione frontale: l’insegnante spiega e il bambino ascolta… ma dimentica - il cattivo uso del laboratorio: l’insegnante svolge l’esperimento, il bambino osserva e può in questo modo solo ricordare - l’esperienza attiva: l’insegnante guida il bambino, non invade il suo fare, il bambino conduce l’esperimento e … capisce! È a quest’ultima categoria che io mi sono volutamente ispirata. L’ipotesi fondante del progetto era voler dimostrare come attraverso degli incontri ben graduati e calibrati sui bambini basati sul principio del fare, dell’esperienza è possibile capire il principio di Archimede e rispondere alla domanda perché gli oggetti galleggiano? Gli incontri svolti nel gruppo di bambini sono stati dieci; in ognuno di essi i bambini erano protagonisti e svolgevano loro gli esperimenti, non dimenticando mai di fissare alla fine le novità emerse. Molti bambini sicuramente hanno tratto un grosso vantaggio da questo tipo di approccio. 9 Primo capitolo RIFERIMENTI TEORICI: ALCUNI PEDAGOGISTI E LE LORO TEORIE Più volte sia nella fase di elaborazione che nella fase di realizzazione e poi nel corso della verifica del progetto, ho fatto ricorso alle teorie dei più importanti pedagogisti. Avere sempre un riferimento teorico può essere utile per conoscere chi ci sta di fronte. Gli autori che ho preso in esame hanno alcuni punti in comune mentre su altri divergono soprattutto per quanto riguarda l’idea di sviluppo del bambino e per quanto concerne la formazione dei concetti scientifici. Sebbene le teorie alle quali farò cenno si differenziano per molti motivi, esse impongono riflessioni che possono avere effetti importanti sul piano pedagogico-didattico: - è confermata l'importanza dell'esperienza diretta - Appare poi indispensabile una conoscenza del bambino: “per poter graduare le proposte in base alle strutture, agli schemi o alle capacità già in possesso del bambino, se si vuoi tener conto della teoria di Piaget, o, per conoscere e intervenire nell'area dì sviluppo potenziale come vuole la teoria di Vygotskji” 1. 1. La teoria cognitiva di Piaget Un punto di riferimento nel panorama educativo è certamente Piaget (1896-1980) con la sua teoria sullo sviluppo cognitivo del bambino egli ha contribuito a dare agli studi un carattere scientifico e sperimentale. Egli si dedicò dapprima alla biologia, occupandosi delle variazioni che in ambienti 1 C.G. HOFFMANN, Fare scienze nella scuola di base, La nuova Italia Editrice, Scandicci (Fi) 2000. pag. 121 10