Una premessa, credo, necessaria
Dire che “la fisica è una materia difficile” è fuorviante perché sottintende che il problema sia nella fisica in sé e non nel modo in cui viene insegnata. E allora perché dovremmo pensare che la filosofia o la letteratura siano meno difficili? In realtà la complessità e la raffinatezza logica di molti strumenti concettuali della filosofia e di molte altre discipline – a ben vedere di tutte le discipline quando vengano studiate in profondità – può essere la stessa, se non maggiore, della complessità della fisica. E allora dov’è il problema? Le risposte a questa domanda sono diverse. Hanno senz’altro a che vedere con la formalizzazione matematica della conoscenza fisica ma, tra queste risposte, ve ne è una che credo sia a monte di tutte e non chiama in causa la matematica.
La fisica, e solo la fisica, si occupa di spiegare cose semplici, concrete, quotidiane (non solo, ovviamente, ma anche). Cose che ognuno di noi crede di capire comunque e che invece la fisica è in grado di spiegare a un livello molto più profondo.
Ad esempio, è evidente che qualsiasi ragazza/o sa che gli oggetti cadono. Non solo: anche a quattordici, quindici anni ha un’infinità di esperienze sulla caduta degli oggetti (e delle persone!) e quindi quando a scuola il professore gli spiega che, secondo la fisica e “in condizioni ideali”, gli oggetti lasciati cadere dalla stessa altezza arrivano insieme a terra, è del tutto evidente che penserà che non sia possibile. E allora le possibilità sono due: o farà finta di capire limitandosi a imparare a memoria leggi e definizioni per lui/lei incomprensibili, oppure proverà a dire “no, scusi, a me pare che gli oggetti più pesanti arrivino prima a terra” e, in questo fortunato caso, la palla passa all’insegnante. Se l’insegnante cercherà di “dimostrare matematicamente” che, in assenza dell’aria, gli oggetti arrivano a terra insieme[1] è molto probabile che i dubbi resteranno, perché il vero problema della fisica non è la matematica ma il processo che porta a convincersi che alcuni fatti possono essere descritti con una relazione matematica. E qui entra in gioco l’insegnamento e, a monte dell’insegnamento, le indicazioni nazionali che lo dovrebbero indirizzare.
La fisica nella bozza delle Indicazioni nazionali
Le quattro pagine e mezzo di testo dedicate alla fisica nel liceo scientifico hanno un paio di stranezze ma sono in gran parte quello che ci si aspetta. E, infatti, non troviamo cose radicalmente diverse rispetto all’analogo testo delle Indicazioni nazionali del 2010. Nel primo biennio c’è la cinematica, la dinamica, la termologia e l’ottica. Nel secondo biennio entrano in scena la statica e la dinamica dei fluidi, i principi della termodinamica, la gravitazione universale, l’elettromagnetismo. Nel quinto anno, infine, si dà libero sfogo alla relatività (ristretta), agli esperimenti che hanno dato luogo alla fisica quantistica, alla fisica dei sistemi complessi (che ha fatto la gloria del nostro premio Nobel Giorgio Parisi) e ad altri argomenti di “fisica moderna” come il principio di indeterminazione, il trasferimento radiativo, i raggi X e poco altro. Dunque, né più né meno dell’indice di un buon manuale di fisica.
Le due stranezze nel testo
Avendo accennato a qualche stranezza non voglio esimermi dal chiarire a cosa mi riferisco ma, ci tengo a dirlo subito, i problemi più rilevanti sono altri.
La prima stranezza è il fatto che, per ben due volte, in un testo che vuole essere sintetico, si ribadisca il fatto che la fisica deve porre le basi per contrastare le “culture della cancellazione”. Capisco che questo governo voglia in ogni modo opporsi alla cancel culture, ma perché affidare alla fisica, e solo alla fisica, questo compito? Se l’antidoto contro la cancel culture è la razionalità non credo che sia appannaggio della sola fisica.
La seconda stranezza è l’insistenza, ripetuta tale e quale per due volte, sul fatto che gli argomenti di fisica moderna debbano essere proposti agli studenti “senza che venga loro richiesto di formalizzare e risolvere i corrispondenti problemi di fisica”. Perché? Non può decidere il docente in piena autonomia su quali argomenti proporre dei problemi? Non è più ragionevole lasciare all’insegnante il compito di valutare se un problema sia al di sopra delle capacità dei suoi studenti?
La prima osservazione di fondo: è un elenco “senza struttura”
Possibile che dopo settant’anni dai grandi progetti anglosassoni per l’insegnamento della fisica – come il PSSC[2], il Nuffield[3] e l’IPS[4] – e dopo decenni di progetti nazionali Italiani di grande impegno, come i progetto Set[5] e ISS[6], peraltro lanciati all’inizio degli anni 2000 dallo stesso ministero e, più recentemente, i progetti promossi dalla Fondazione “I Lincei per la Scuola”[7], le Indicazioni del 2026 non abbiano neanche tentato di impostare il sistema degli obiettivi in un modo meno piatto, del tutto identico all’indice di un testo scolastico?
Si sarebbero potuti indicare, ad esempio, alcuni “nuclei essenziali”, o alcune “idee potenti e trasversali” del sapere fisico (grandezze e misure, descrizione e rappresentazione del movimento, forza e energia meccanica, temperatura e energia termica, struttura della materia, campi vettoriali e campi scalari, temperatura, pressione, forza di gravità, forza elettrica, forza magnetica, ecc.). Lasciando al curricolo di scuola, e al singolo insegnante, il compito di scegliere gli argomenti e, soprattutto, le attività sperimentali su cui imperniare le attività didattiche. Niente, neanche un tentativo. Eppure, le strategie di modellizzazione della realtà della fisica non sono tante e, per di più, sono tutte trasponibili in domini diversi della realtà. Ad esempio, la rappresentazione del movimento tramite un grafico spazio/tempo si applica a un’infinità di situazioni in cui si vuole rappresentare una trasformazione.
La seconda osservazione di fondo: un repertorio di esperienze esemplari
Confesso che quest’ultima osservazione costituisce per me un vero “I have a dream” non solo mio, ovviamente, ma certamente comune ai gruppi di didattica delle scienze sperimentali che ho avuto modo di conoscere[8]. E qui torno sull’affermazione della premessa. Sono convinto che per prendere in carico la scarsa efficienza dell’insegnamento della fisica la via maestra sia quella di impostare l’insegnamento non tanto “sul laboratorio” o sui cosiddetti “esperimenti didattici”, quanto, piuttosto, su una ristretta serie di esperienze che prendano avvio da situazioni concrete e stimolanti, prese dalla vita quotidiana e non mediate né da apparecchi di misura particolari né da simulazioni digitali, con l’intento di stimolare negli studenti una prima schematizzazione fisica della realtà. Quello che serve davvero è la costruzione di percorsi che connettano la realtà quotidiana con eventuali “realtà semplificate” (a patto però che la semplificazione sia essa stessa pensata dagli studenti) per poi produrre strategie di rappresentazione matematica su due piani: quello della relazione algebrica di due o più variabili e quella della rappresentazione grafica o puramente statistica. Questo processo in tre, o più fasi (esperienza così com’è, esperienza semplificata e formalizzazione) dovrebbe essere portato avanti in tempi distesi anche a costo di svolgere un numero di argomenti drasticamente minore rispetto a quelli presentati dai libri di testo. I progetti che ho citato erano imperniati principalmente sulla scelta di esperienze particolarmente adatte allo scopo di rispondere a domande come quella dello studente che non riesce a capacitarsi del fatto che oggetti di diverso peso, lasciati cadere dalla stessa altezza, possano arrivare a terra contemporaneamente.
Faccio un altro esempio.
Chiediamo ai ragazzi di portare in classe molle e elastici in quantità. Stimoliamo una discussione su come si comporta un elastico a partire da domande tipo: “Come fa la molla a fare forza? Fa più forza la mano o la molla? Una molla può fare forza solo da una parte? Da cosa dipende l’intensità della forza?… Questa fase è specificamente destinata a stimolare la motivazione e la fiducia dei ragazzi sul fatto che non debbano per nessun motivo credere alle formule e alle definizioni se non ne sono convinti. Dopo di che chiederemo ai ragazzi di progettare un esperimento per misurare, nel modo più preciso possibile, il comportamento di una molla (ad esempio un sostegno al quale è attaccata una molla con oggetti di massa via via maggiore) e, infine, proveremo a scrivere una relazione tra la forza che fa la molla per sostenere un peso e il suo allungamento. Si potrà così arrivare alla Legge di Hook in un modo totalmente diverso rispetto a come ci si arriva quando la si enuncia d’emblée con una spiegazione verbale o con qualche disegno alla lavagna. Non solo; se si costruisce gradualmente la legge di Hook, invece di accettarla così com’è, potranno aprirsi approfondimenti avanzati per esempio ipotizzandone una correzione che tenga conto del comportamento non lineare di una molla (sviluppo in serie di Taylor e simili) oppure studiando la differenza di comportamento nel caso di molle che lavorano allungandosi (come quella delle bilance per misurare il peso di una valigia) rispetto a quelle che lavorano comprimendosi (tipo quelle degli ammortizzatori di una motocicletta). E così, seguendo questa via, si può immaginare addirittura di fare più matematica di quanta se ne farebbe accumulando solo leggi e teoremi uno dietro l’altro.
Ma queste sono Indicazioni
Mi rendo perfettamente conto che tutto questo è didattica e dunque non è strettamente pertinente agli scopi delle Indicazioni nazionali ma, e qui è il punto centrale di tutto il discorso, se si è ritenuto opportuno inserire nel testo un paragrafo che si intitola “Perché si studia la fisica” e un altro che si intitola “Linee generali e competenze”, mi sembrerebbe indispensabile un richiamo forte e incisivo al fatto che l’apprendimento della fisica è fondamentalmente un problema di capacità di schematizzazione e modellizzazione della realtà. 
E siccome la tradizione didattica della fisica è, purtroppo, molto legata allo studio di un manuale e, nella migliore delle ipotesi, alla risoluzione di esercizi che presuppongono la capacità di schematizzare la realtà da un punto di vista fisico, credo sia del tutto appropriato offrire alla platea degli insegnanti di fisica un repertorio delle esperienze emblematiche e ben collaudate che intervengono proprio sulla prima schematizzazione del reale (scelta delle variabili significative e individuazione delle relazioni tra esse).
Al limite, se volessimo essere più rigorosi e sobri, potremmo limitarci a inserire una frase del tipo: “l’insegnamento della fisica dovrà procedere principalmente a partire da esperienze concrete e quotidiane per sviluppare negli studenti la capacità di schematizzazione e modellizzazione fisica della realtà” o qualcosa di simile. Ma, francamente, in questo caso penso che sarebbe estremamente apprezzato un breve paragrafo con un elenco, per nulla obbligatorio, delle esperienze che la ricerca didattica ha individuato come più adatte in termini di materiali, di semplicità (ma non banalità) e di possibilità di “spingere” in direzione di una sempre più complessa formalizzazione matematica.
Si può fare? È solo un sogno? È probabile, ma penso che sia l’unica strada per migliorare in modo significativo l’idea che hanno molte persone, e molti/e ragazzi/e, quando pensano “la fisica è troppo difficile per me”.
___
* Contributo già apparso su Education 2.0.
** Paolo Mazzoli ha una Laurea in didattica della Fisica, formatore di educazione scientifica per alcuni decenni per diversi progetti nazionali finanziati dal MIUR, già direttore INVALSI.