In genere quando scrivo su Professionisti Scuola Network racconto storie, idee, esperienze lasciando abbastanza fuori quell’idea di tutorial che in larga parte si è diffusa sulla rete e che, tuttavia, spesso aiuta i colleghi a mettere su sperimentazioni validissime.

Questa volta vado contro e, sotto forma di tutorial, vi racconto un’esperienza fatta in una seconda media con la mia collega di matematica e scienze, la prof.ssa Rosanna Dell’Università, che ha scritto come me le poche righe che state leggendo.

Ci siamo accorti di quanto spesso sia infruttuoso pretendere uno studio mnemonico della fisica, soprattutto alle scuole medie. In particolare, anche la mera spiegazione, per quanto chiara e dettagliata, se resta su un piano teorico e verbale non resta impressa nella mente degli studenti che non hanno, a questa età, la dovuta capacità di astrazione per immaginare i meccanismi propri della fisica sperimentale.

Ecco perché è giusto scomodare il metodo scientifico e la capacità di frammentare un problema in passi più semplici da risolvere, in una elaborazione dei dati ottenuti e successivamente nell'astrazione generale delle regole ricavate,

L’argomento era il moto uniformemente accelerato, in particolare il moto di un corpo su un piano inclinato. Abbiamo utilizzato uno strumento interessantissimo scoperto in rete. Un software freeware che restituisce una potenza di calcolo e di analisi senza prescindere dall'aspetto didattico e dall'approfondimento di studio necessario per l’analisi dei dati.

Il software si chiama TRACKER (scaricabile liberamente con tutte le informazioni del caso al link di seguito riportato, http://physlets.org/tracker/), e consente di analizzare un qualsiasi video ricavandone informazioni su tutti i parametri fisici che si possono immaginare, lasciando anche la possibilità di inserirne di nuovi.

I ragazzi hanno realizzato un piano inclinato con i loro quadernoni a fare da dislivello, un pezzo di una canalina di plastica da impianto elettrico esterno ed una pallina gialla. Con la fotocamera dei nostri cellulari, i ragazzi hanno ripreso il moto della pallina e lo hanno caricato nel programma.

Una volta acquisito il video, è stato necessario settare il video scegliendo il frame di inizio e quello di fine dell’analisi per poi indicare, nel video, una grandezza di riferimento utile a scalare tutte le altre grandezze richiamate nell’elaborazione.

Un momento determinante è la scelta del sistema di riferimento posizionato come indicato in figura.

Alla fine si può procedere alla tracciatura frame by frame del movimento della pallina. Ed ecco che magicamente appare un grafico della variazione dello spostamento rispetto al tempo.

Modificando le variabili da analizzare si ottiene il grafico della variazione della velocità rispetto al tempo.

Rispetto all’analisi teorica iniziale ed alle considerazioni fatte i dati sperimentali hanno confermato le previsioni sia sulla velocità che sulle accelerazioni (appunto la variazione dello spazio rispetto al tempo e della velocità rispetto al tempo rispettivamente). La velocità continua ad aumentare rispetto al tempo, mentre la velocità varia in maniera costante e rettilinea confermando che ci troviamo in un caso di moto rettilineo uniformemente accelerato.

L’aver tracciato in maniera manuale i punti del percorso della sfera, anche a causa del basso numero di frame al secondo del filmato, può essere bypassato con la sezione ‘analisi’ del software ed ottenere la retta di regressione con le equazioni di riferimento che i ragazzi hanno confrontato con quelle ricavate dai dati sperimentali.

Beh abbiamo finito, ma non possiamo chiudere senza un paio di considerazioni.

Il lavoro sperimentale è fruttuosissimo. Proviamo a seguirne i passaggi.

Ai ragazzi è stato chiesto cosa succede nel moto in caduta su un piano inclinato, è stato chiesto di immaginare comportamenti e spiegazioni.

Poi è stato chiesto loro di realizzare un apparato sperimentale con quello che avevano a disposizione ed hanno fatto una serie di esperimenti modificando alcuni parametri.

I ragazzi hanno cercato conferma alle previsioni basandosi semplicemente sull’osservazione. Sono passati ancora all’analisi tramite software e all’analisi dei dati sperimentali. Infine hanno ricavato le equazioni finali sfiorando concetti complessi e lontani dalle conoscenze previste per la scuola media, come derivate, velocità di variazione di un parametro.

Anche l’uso stesso del software ha richiesto continue discussioni, dalla scelta dei punti di inizio e di fine del filmato da elaborare, alla semplice scelta del sistema di riferimento che, evidentemente, può cambiare l’analisi finale.

Ecco che, seguendo i passi propri della metodologia PBL (Problem Based Learning), i ragazzi si avvicinano alla fisica in maniera operativa e laboratoriale, ricavando non già una piccola equazione da tenere a mente, ma una metodologia da applicare in ogni possibile situazione.

Un’ultima considerazione su me e sulla prof.ssa Dell’Università. Il tentativo di superare la soglia della disciplina, di pensare alla didattica e al raggiungimento dell’obiettivo piuttosto che alla fine di un programma, la voglia di introdurre una didattica per competenze trasformando l’aula in un laboratorio di idee e ricerca, la fusione di teoria, osservazione e sperimentazione ha dato risultati straordinari. Le STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics) non sono solo un acronimo di moda, ma una idea didattica da non trascurare. Matematica, Scienze e Tecnologia possono davvero diventare un'unica disciplina.

Vi lasciamo con delle domande da sperimentare.

Cosa succede se cambiamo la pendenza del piano inclinato?

Cosa succede alla pallina nel moto alla base del piano inclinato?

Possiamo passare dal moto all’energia?

Quanta energia viene dispersa nella caduta?

Possiamo immaginare un apparato per analizzare la conservazione dell’energia meccanica?

Buon divertimento a tutti.

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