Indice *

Introduzione *

Capitolo I *

1. Il progetto "Planetario Virtuale". *

2. Il metodo didattico ed i contenuti. *

Capitolo II *

1. Il Planetario Virtuale. *

Capitolo III *

1. La sperimentazione nelle scuole. *

2. L’esperienza della Scuola Media Statale "Antonio Vivaldi". *

3. I questionari di apprendimento. *

4. Il primo questionario. *

Capitolo IV *

1. Le attività pratiche. *

2. Un "laboratorio" di astronomia. *

Conclusioni e prospettive future. *

Appendice A *

I preconcetti più comuni in campo astronomico. *

Appendice B *

I questionari di apprendimento *

Appendice C *

Mappa del Planetario Virtuale *

Bibliografia *

Uno degli obiettivi principali della scuola è quello di educare al reperimento, alla valutazione critica ed all’elaborazione creativa dell’informazione.

Nel momento in cui tanta parte dell’informazione viene convertita, o prodotta direttamente, elaborata e fatta circolare in formato digitale, diventa essenziale che la scuola abbia la capacità di educare anche al suo utilizzo in questa forma particolare.

In tale contesto si vuole inserire il "Planetario Virtuale", progetto realizzato presso l’Osservatorio Astronomico di Padova in collaborazione e con la sponsorizzazione di Telecom Italia, che si propone di insegnare i concetti basilari di Astronomia e di navigazione in Rete, avvalendosi delle potenzialità che le nuove tecnologie telematiche possono offrire.

Multimedialità, interattività e struttura ipertestuale hanno infatti contribuito alla creazione di un sito Web ricco e rigoroso nei contenuti e nell’innovazione del metodo didattico. Al tempo stesso il sito risulta attraente e stimolante per chi voglia imparare l’Astronomia ed utile anche per cominciare ad orientarsi in un ambiente così vasto e complesso qual è Internet.

La presente tesi analizza nella sua prima parte le motivazioni, i criteri adottati ed i contenuti selezionati per la realizzazione del Planetario Virtuale.

La seconda parte riguarda la sperimentazione del Planetario Virtuale, da me seguita personalmente, in alcune scuole della città di Padova.

Il mio ruolo è stato, oltre che di supporto ai docenti ed agli alunni in caso di eventuali difficoltà, soprattutto quello di osservare e verificare la reazione delle classi al nuovo mezzo didattico.

Dai comportamenti osservati e dalle esigenze espresse sia dagli insegnanti che dagli alunni sono emersi infatti sia contributi preziosi per sviluppi ed approfondimenti di quanto era già stato realizzato, come la preparazione di questionari di accertamento da somministrare ai ragazzi, che suggerimenti per possibili estensioni future del Planetario Virtuale, come l’introduzione di attività pratiche da affiancare alle lezioni in classe.

Le reazioni ed i commenti degli insegnanti e dei ragazzi coinvolti nella sperimentazione hanno suggerito come il nuovo strumento didattico sia stato accolto con entusiasmo da entrambe le parti.

Gli insegnanti hanno visto modificarsi il proprio ruolo, ma non venire meno il compito di coordinamento e promozione del lavoro didattico.

I ragazzi, dal canto loro, hanno ritenuto l’esperienza divertente, coinvolgente e stimolante, soprattutto grazie al fatto che stavano utilizzando uno strumento vicino al loro mondo.

È possibile infine affermare che il Planetario Virtuale può mostrarsi un valido approccio al "metodo scientifico" e favorire l’interesse e la comprensione delle scienze fisiche, in particolare dell’Astronomia.

1. Il progetto "Planetario Virtuale".

La Rete e le nuove tecnologie offrono grandi possibilità nel campo della didattica.

Il Planetario Virtuale, attraverso un utilizzo approfondito e calibrato delle caratteristiche principali del Web, intende fornire le conoscenze base di Astronomia e di navigazione in Rete necessarie per accedere con consapevolezza al materiale presente in Internet.

 

1. Un corso interattivo di Astronomia.

Il Planetario Virtuale è un progetto realizzato dall’Osservatorio Astronomico di Padova in collaborazione e con la sponsorizzazione di Telecom Italia, per la sperimentazione della didattica dell’Astronomia tramite le nuove tecnologie telematiche. Si tratta di un corso interattivo utilizzabile via Rete per studenti delle scuole medie inferiori e superiori, composto da 27 moduli didattici nei quali sono affrontati gli argomenti principali dell’Astronomia (Benacchio, Brolis e Saviane, 1998/a e 1998/b), a partire da quelli basilari, come la forma della Terra e la gravità, fino ad arrivare all’evoluzione stellare e la cosmologia.

Il corso, di una dimensione stimata intorno ai 200 MB, comprende oltre 800 pagine di testo, centinaia di immagini e disegni, decine di filmati ed animazioni, oltre a numerosi esperimenti ed osservazioni virtuali, tutte realizzate ad hoc per il progetto.

Il Planetario Virtuale può essere utilizzato sia come strumento di autoapprendimento, che come supporto ad un corso scolastico, nel qual caso la scelta delle modalità di utilizzo è lasciata all’insegnante, sulla base delle esigenze del programma da svolgere e delle caratteristiche della classe.

La realizzazione si è articolata in due fasi:

1. Impostazione, progettazione e realizzazione del Web Server del Planetario Virtuale.

Questa prima fase, realizzata dall’Osservatorio Astronomico ed avviata nel marzo 1997, si è conclusa nel novembre dello stesso anno, quando il Planetario Virtuale è diventato attivo e fruibile via Internet.

2. Sperimentazione con insegnanti e classi in alcune scuole della città di Padova.

La Rete informatica necessaria alla sperimentazione è stata realizzata dalla Telecom Italia, che ha provveduto al collegamento per mezzo di linee ISDN (Integrated Services Digital Network) delle scuole A. Vivaldi, G. Baldan e L. da Vinci al Server dell’Osservatorio, tramite il quale avevano accesso ad Internet.

La fase di sperimentazione successiva, promossa dall’Osservatorio Astronomico stesso, ha previsto che alcune classi fossero seguite, oltre che dagli insegnanti, direttamente da una persona coinvolta nel progetto, con conoscenze sia informatiche che di Astronomia. La funzione da me svolta è stata quella di prendere parte alle lezioni delle classi I A, II A e III A della S. M. S. "A. Vivaldi".

La mia presenza doveva servire da collegamento diretto con l’Osservatorio Astronomico e da supporto in caso di eventuali problemi tecnici e di carattere puramente pratico quali difficoltà di connessione, utilizzo adeguato del programma di navigazione, gestione delle risorse del computer, ecc.

Nel contempo però l’obiettivo era anche quello di osservare i procedimenti ed i comportamenti messi in atto dagli alunni, resi trasparenti dalle scelte in itinere in modo da cogliere reazioni, difficoltà, interessi che, lezione dopo lezione, il Planetario Virtuale suscitava nei ragazzi e nei docenti stessi.

Dalle esigenze espresse dagli insegnanti e dalle osservazioni degli alunni da me rilevate e sistematizzate, sono emersi infatti importanti suggerimenti e proposte su possibili integrazioni e sviluppi del corso, come ad esempio la preparazione di questionari di accertamento.

1. Gli obiettivi del progetto.

Da queste considerazioni scaturiscono gli obiettivi principali del progetto.

1. Innanzi tutto l’intento è quello di fornire all’utilizzatore le basi concettuali dell’Astronomia, attraverso le quali poter inquadrare e capire le notizie che si possono trovare nei media o nella Rete stessa su questa materia.
2. Il secondo scopo è quello di rendere l’utente familiare all’uso di Internet in modo che, al termine della navigazione nel sito, sia in grado di effettuare approfondimenti e verificare l'attendibilità delle fonti tramite ricerche autonome nella Rete.

La navigazione in Internet è infatti quanto mai stimolante, soprattutto per i giovani, che sono i destinatari principali del corso, anche se non i soli. Tuttavia se non sono preventivamente guidati e preparati, ovvero se non hanno un minimo di "ossatura" concettuale entro cui porre le notizie e le informazioni che acquisiscono, possono interagire con la Rete in modo casuale. Accumulano così nozioni senza alcun controllo, o possono incorrere nel rischio di sovraccaricarsi di informazioni con il disorientamento che ne consegue.

Dovendosi confrontare con un ambiente ipermediale, in cui i link possono portare molto lontano dal punto di partenza, attraverso risorse di natura diversa, quali testi, immagini, filmati, animazioni, suoni, ecc., e siti di genere diverso, come quelli di giornali, biblioteche, musei, università, scuole, aziende, ecc., devono essere in grado di recuperare il senso della struttura complessiva, per non sentirsi persi nel mare magnum di Internet.

3. Il terzo e più "ambizioso" obiettivo del progetto è quello di introdurre, attraverso il Planetario Virtuale il metodo scientifico ed il suo utilizzo pratico.

1. La Rete come nuovo strumento didattico.

La Rete e le nuove tecnologie offrono una grande opportunità per raggiungere gli obiettivi descritti.

Il panorama dell’informazione in cui ci muoviamo e con cui siamo abituati a confrontarci è infatti totalmente cambiato negli ultimi decenni. I media tradizionalmente usati per trasmettere informazioni sono aumentati di numero e di qualità. Un utilizzo intenso e stimolante di tali nuovi media nella didattica può favorire perciò l’attenzione e la partecipazione da parte degli studenti. In questo quadro il World Web Wide può rappresentare un efficace supporto all’insegnamento ed all’apprendimento.

Non è comunque il mezzo in sé e per sé che permette di insegnare meglio, ma è la conoscenza delle sue caratteristiche e l’impiego delle sue potenzialità in una specifica situazione didattica che può incrementare i risultati, abbreviare i tempi e favorire il coinvolgimento degli studenti.

L’utilizzo approfondito e calibrato delle caratteristiche principali del Web, cioè multimedialità, ipertestualità ed interattività, permette di superare le limitazioni dei libri di testo tradizionali.

La multimedialità, intesa come uso di immagini, animazioni, suoni, filmati, può consentire soluzioni piacevoli e di grande interesse ed attrattiva. Il campo di possibilità dell’utente viene notevolmente ampliato, mettendo a sua disposizione operazioni che sarebbero impossibili con carta e penna o con una lavagna.

La tecnica ipertestuale offre l’opportunità di contestualizzare in modo efficace ed a diversi livelli di approfondimento gli argomenti presentati. Inoltre l’ipertesto è lo strumento che meglio rappresenta il processo di acquisizione dei concetti da parte dei ragazzi, rendendo visibile la sistemazione e l’organizzazione dei contenuti attraverso i nodi ed i collegamenti.

Da ultimo, ma non meno importante, l’interattività consente all’utente di stabilire autonomamente il ritmo di apprendimento e gli argomenti delle lezioni e, ancora più importante, di sperimentare in tempo reale i concetti appresi.

Nel Planetario Virtuale si è cercato di sfruttare a fondo le particolarità del mezzo utilizzato: domande, simulazioni, osservazioni astronomiche virtuali contribuiscono a stimolare nello studente un utilizzo del corso non passivo.

 

2. Perché proprio l’Astronomia?

La risposta a questa domanda è da ricercare principalmente nelle peculiarità intrinseche dell’Astronomia rispetto ad altre discipline e nelle caratteristiche del materiale astronomico disponibile sia su Web, che in altre forme.

Gli ultimi eventi astronomici, le missioni spaziali e la divulgazione sia istituzionale che amatoriale, hanno fortemente contribuito al rilancio dell’interesse pubblico verso il cielo e lo spazio. Il fascino che l’Astronomia suscita può essere usato come leva per iniziare i giovani allo studio delle Scienze, in particolare delle Scienze Fisiche.

Inoltre le caratteristiche della ricerca astronomica fanno sì che questa Scienza si presti molto bene alla trattazione tramite il mezzo multimediale: immagini e filmati rendono la trattazione e l’utilizzo indubbiamente più attraente.

Tuttavia, per quel che riguarda ad esempio i siti Web che si occupano degli studi e dell’osservazione del cielo, l’utente-studente si trova a dover affrontare delle grosse difficoltà. Essi richiedono conoscenze scientifiche approfondite per la comprensione e la maggior parte sono in inglese, sia per quanto riguarda la lingua che per il profilo culturale: le risorse di qualità e di reale utilità proposte e sviluppate in italiano sono, almeno finora, molto limitate.

Inoltre la divulgazione scientifica è maggiormente mirata all’aspetto spettacolare delle scoperte, infatti spesso si privilegia la notizia clamorosa, a volte addirittura non veritiera, rispetto ad una più pacata e seria spiegazione del fenomeno, che apporti un reale beneficio in termini di conoscenza.

Anche quando i contenuti sono interessanti e qualificati, va osservato che sovente le informazioni sono affastellate senza un disegno preciso e che non esistono progetti complessivi o percorsi didattici che accompagnino l’utente-studente attraverso l’Astronomia, partendo dai concetti basilari della materia.

Come conseguenze della situazione appena delineata, si osserva il verificarsi di due fenomeni: la diffusione di errate o imprecise convinzioni in materia di Astronomia e l’esclusione di molti utenti dalle opportunità che la comunicazione globale può offrire per l’apprendimento di questa scienza. Ecco quindi la necessità di fornire un’ossatura concettuale entro cui sistemare ed organizzare le notizie e le informazioni acquisite tramite i nuovi media.

1. Il metodo didattico ed i contenuti.

L’apprendimento da parte dei ragazzi è stato, ed è tuttora, oggetto di numerosi studi e ricerche. Si comincia però ad intravedere come l’utilizzo delle nuove tecnologie nella didattica possa rendere più efficaci ed efficienti alcuni tradizionali metodi d’insegnamento, creando numerosi ambienti e situazioni nuove d’apprendimento.

 

1. Il "Ciclo di Karplus"

Gli studi sull’apprendimento hanno portato in passato a definire i requisiti necessari affinché uno studente assimili efficacemente un concetto, e quale metodo seguire per trasmetterlo. In particolare, è stato stabilito che una tra le più efficaci strategie per presentare il nuovo sapere sia il cosiddetto "Ciclo di Karplus" (Atkin & Karplus, 1962; Karplus et al., 1976), noto anche come "Ciclo dell’apprendimento".

Tale metodo didattico consta di tre fasi:

1. Esplorazione in ambiente preparato.

Agli studenti è dato un ambiente in cui possano esplorare autonomamente un determinato fenomeno fisico, eseguire delle osservazioni, e trarre le prime conclusioni. La nuova esperienza fa nascere delle questioni e dei problemi che gli studenti non possono risolvere con gli schemi di ragionamento abituali.

 

2. Discussione dei risultati ottenuti.

Viene introdotto un nuovo concetto o assunto che aiuti lo studente ad organizzare l’esperienza acquisita e le conclusioni preliminari cui era giunto possono essere discusse con l’insegnante in modo che le interpretazioni scorrette dei fenomeni vengano rimosse.

3. Applicazione dei concetti validi a nuove situazioni.

In ogni caso, è generalmente riconosciuto dai pedagogisti come lo sviluppo delle conoscenze non segua un processo lineare in cui un dato corretto, una volta acquisito, si sostituisce alle precedenti opinioni ormai ritenute false. Infatti, nella mente persiste per un tempo molto lungo una grande varietà di opinioni ed in molti casi la compresenza di opposte spiegazioni allo stesso fenomeno. Questo perché contatti con informazioni non guidate e la cattiva interpretazione delle stesse portano alla tendenza ad adattare le nuove conoscenze al modo usuale di pensare.

I ragazzi, ma la considerazione vale a fortiori anche per gli adulti, distorcono i concetti adattandoli a vecchi schemi mentali, creandosi una sorta di "sapere personale". Nascono così dei pregiudizi concettuali, estremamente negativi per l’apprendimento, in particolare per quello riguardante la Scienza.

Infatti, le idee che ci facciamo dei fenomeni e degli accadimenti dipendono da molti contesti di vita diversi. Alcune sono collegate all’esperienza personale diretta con l’ambiente materiale. Altre rispecchiano le concezioni espresse in famiglia, tra coetanei, da conoscenti, da gente incontrata occasionalmente o ascoltata per caso, dai mezzi di comunicazione di massa. Altre ancora sono prodotte o influenzate dall’apprendimento scolastico e dalle letture sia scientifiche che di altro genere.

In linea di principio, tutte le rappresentazioni della realtà che ne derivano e che influiscono sui modi di concepirla possono agire congiuntamente ed interagire reciprocamente nella mente, anche se nella pratica è molto improbabile che ciò accada per tutte.

Una delle tante classificazioni con cui si possono ordinare tali rappresentazioni consiste nel distinguere quelle che, direttamente o indirettamente, si riallacciano alla scienza accreditata, da quelle estranee ad essa: si possono chiamare scientifiche le prime, e di senso comune le seconde.

Tra le concezioni scientifiche e quelle di senso comune può non esserci alcun rapporto, per la possibile frammentazione nelle concezioni, che si sono formate in ambiti di esperienza diversi per ogni individuo. Tuttavia, soprattutto chi non ha grande familiarità con le conoscenze e le pratiche scientifiche, quando cerca di tenere conto di queste, può rappresentarsi la realtà sotto l’influenza tanto di idee scientifiche, che di senso comune, senza accorgersi se sia dovuto alle une o alle altre.

Questa situazione cognitiva caratterizza soprattutto le prime fasi dell’apprendimento scientifico, così che le idee che divergono da quelle scientifiche e che in varia misura rientrano nei modi di pensare di chiunque, in genere, interferiscono con l’apprendimento stesso.

1. I pregiudizi concettuali.

Con la serie di esempi che seguono, tutti di carattere astronomico, si intende favorire una visione concreta di che cosa siano le concezioni divergenti da quelle scientifiche accreditate, in modo da fornire una panoramica della quantità e della qualità delle interferenze che ostacolano la formazione e l’apprendimento delle concezioni scientifiche in contesti didattici reali.

 

0. La Terra nell’Universo.

Qualsiasi scolaro di scuola elementare si è sentito dire che la Terra è rotonda ed è sospesa nell’Universo, ma quali effettive concezioni del nostro pianeta corrispondono a quest’affermazione ? Un’indagine in tal senso è stata effettuata con ragazzi statunitensi, israeliani e nepalesi dagli 8 ai 14 anni, ottenendo risultati sostanzialmente equivalenti (Nussbaum, 1985).

Si è trovato che, soprattutto ai livelli di età inferiori, ma in qualche caso ancora verso i 12 anni, è diffusa l’idea che la Terra sia piatta, e che la sua rotondità coincida con le curve delle strade o delle montagne, o con una forma a disco. Quest’ultima rappresentazione spiegherebbe nei ragazzi sia la circumnavigazione che le fotografie riprese dai satelliti.

Ci sono poi bambini che ritengono che la Terra a forma di globo non sia quella su cui viviamo, ma un altro pianeta sospeso in cielo come tutti gli altri. Questo stratagemma consente loro di conciliare le proprie concezioni con le informazioni scientifiche apprese da insegnanti e libri.

Vi sono molte altre soluzioni basate su simili stratagemmi. Una di esse riprende lo sdoppiamento appena indicato, collocando però le persone, in uno stesso disegno, sia sulla Terra sferica vista come pianeta, che su un suolo piatto sottostante che rappresenta le normali condizioni di vita (vedi Figura 1). Per quanto il fautore dell’indagine dichiari di trovare inspiegabile questa rappresentazione, essa esprime molto bene la mescolanza di idee tratte dall’esperienza quotidiana e dalla conoscenza scientifica.



Figura 1: Rappresentazione di alcune concezioni ingenue relative alla Terra.

Altri ragazzi (vedi sempre Figura 1) pensano che il cielo sia situato solamente al di sopra della Terra sferica, tanto che i sassi si possano lanciare verso di esso solo se possono andare verso l’alto così identificato (l’alto del foglio nel loro disegno, che presumibilmente coincide con la rappresentazione mentale di un alto assoluto nell’Universo), ed essendo impossibilitati a farlo al Polo Sud poiché la Terra si frappone come ostacolo insormontabile!

Secondo un’altra concezione, condivisa più o meno alle stesse età, la Terra è sì una sfera, ma cava e contenente nell’emisfero inferiore il suolo su cui viviamo e in quello superiore l’aria o il cielo. Il Sole, la Luna, e le stelle vengono immaginate tanto dentro la sfera, quanto sulla sua superficie, che all’esterno.

 

1. L’Universo orientato.

Anche ritenere che la Terra oltre che sferica sia piena, non testimonia necessariamente un modo corretto di concepirla dal punto di vista astronomico.

Dei ragazzi tra i 10 ed i 14 anni intervistati, circa un quarto, pur sapendo che la Terra è una sfera piena, è convinto che nell’Universo ci siano un alto ed un basso assoluti. Essi pensano che in qualsiasi punto della superficie dei sassi lasciati andare da una persona che li avesse in mano, cadrebbero secondo una direzione dall’alto al basso, identificata sostanzialmente con la direzione dal Polo Nord al Polo Sud, e proseguirebbero all’infinito "al di sotto" della Terra. Per lo stesso motivo una bottiglia d’acqua aperta al Polo Sud si svuoterebbe ed il suo contenuto si riverserebbe nello spazio sottostante. Un comportamento analogo avrebbero dei sassi lasciati cadere al Polo Nord in una galleria che attraversasse l’intero pianeta. Anche in altre gallerie variamente orientate la loro caduta sarebbe sempre verso un basso assoluto.

Alcuni ricercatori italiani hanno proposto anche a persone adulte i quesiti relativi alle cadute lungo gallerie scavate nella Terra (Duprè et al., 1981). L’aver scelto soggetti adulti sposta l’attenzione dalla loro età al tipo di istruzione posseduta, quale "variabile indipendente" cui correlare le risposte ottenute.

I 343 soggetti intervistati erano studenti universitari del primo anno del corso di laurea rispettivamente di fisica (154), di biologia (63) e di psicologia (77), e 49 insegnanti elementari. I primi due gruppi di studenti erano all’inizio dell’insegnamento di Fisica dei rispettivi corsi.

Le risposte ottenute hanno evidenziato sostanzialmente quattro modelli del comportamento dei corpi nell’Universo e delle gravità.

Per il primo la Terra è inserita in un Universo concepito con un alto ed un basso assoluti conformemente all’esperienza quotidiana sulla Terra stessa: i corpi cadono "all’ingiù", intendendo la direzione dall’alto al basso come coincidente con quella dal Nord al Sud, e dall’emisfero australe si perdono nello spazio.

Per il secondo modello gli oggetti cadono verso la Terra sulla sua superficie, ma verso un basso assoluto al suo interno.

Il terzo modello si basa sull’idea del "centro di gravità", ma inteso non come riferimento astratto in rapporto alla distribuzione della massa terrestre, bensì come il suo centro concepito quale nucleo o punto materiale, che esercita esso solo l’attrazione.

Infine il quarto modello corrisponde a quello accreditato che considera la forza peso esercitata da tutta la massa in modo tale da avere al centro l’annullamento delle forze concorrenti.

Nell’interpretazione di senso comune del moto mancano quindi concetti equivalenti a quelli utilizzati in Fisica, particolarmente quelli relativi ai sistemi di riferimento ed alla gravità. Anche rispetto ad affermazioni che esteriormente sembrano conformi alle concezioni fisiche, un’analisi più attenta può rivelare che si tratta di ripetizioni più o meno meccaniche di discorsi non capiti. Ciò riguardava, ad esempio, quanti parlavano di attrazione verso il centro della Terra, intendendo però magicamente la forza di gravità. Questa concezione è risultata quella di gran lunga più diffusa, e testimonia che si può parlare di gravità in maniera apparentemente scientifica pur avendone un’idea magica.

 

2. Altre idee relative alla Terra.

Da una recente indagine condotta in Italia (Cavallini, 1995) in una scuola media inferiore sono emerse varie discrepanze tra i modi di concepire la Terra da parte dei ragazzi e quelli scientifici.

La ricerca è iniziata assegnando ai ragazzi alcune prove scritte e grafiche sulla falsa riga dell’indagine svolta da Nussbaum, adattata alla realtà della classe.

Le prove somministrate sono state le seguenti:

1. "Qual è la forma della Terra? Fai un disegno che la rappresenti e spiega da dove vengono le tue informazioni".
2. "Ci sono tre esploratori, uno al Polo Nord, l’altro al Polo Sud, il terzo in un paese africano che si trova all’Equatore. Disegna i tre esploratori".
3. "I tre esploratori tengono in mano un filo a piombo. Disegna il filo a piombo e spiega a parole il tuo disegno".

Sintetizzando le concezioni più significativamente rilevate, dall’indagine emerge una sorta di indifferenza per i sistemi di riferimento, ad esempio per il piano orbitale della Terra riguardo all’orientamento dell’inclinazione del suo asse; i ragazzi possiedono un’idea vaga dei Poli, dell’asse terrestre, dei meridiani e paralleli (qualcuno non considerava come paralleli i circoli polari, i tropici e l’Equatore), dello schiacciamento polare, dell’orbita terrestre intorno al Sole; vi è la tendenza a concepire la Terra come abitabile solo in una parte piatta superiore, o vagamente anche in una inferiore sapendo che la gente vive anche nell’emisfero australe, ma non nelle parti "curve" percepite come laterali e talmente ripide che si cadrebbe nel vuoto.

Sono quindi risultate concezioni simili a quelle più ingenue trovate da Nussbaum, come la diffusione della concezione di un orientamento assoluto dall’alto al basso, spesso fatto coincidere con la direzione dal Nord al Sud.

In quanto all’idea di posizione diritta, più o meno consciamente verticale, anziché di posizione perpendicolare al suolo in funzione del centro di gravità, va anche tenuto conto del fatto che l’enorme alterazione, sul disegno rispetto alla realtà, delle proporzioni delle dimensioni della Terra e delle figure umane, e l’enorme riduzione delle dimensioni terrestri, impediscono di percepire come la curvatura della superficie terrestre sia tanto ridotta da far risultare praticamente piatta una zona circoscritta a dimensione umana. Viene così a mancare nel disegno un tratto piano corrispondente che faccia da riferimento per la perpendicolare, e si vede infatti che i ragazzi cercano di rimediarvi in modi ingenui. D’altronde, i ragazzi non hanno certo chiaro il concetto di verticale come linea di riferimento primaria, e tanto meno come linea individuata operativamente con l’orientamento del filo a piombo (Aarons, 1992).

Molte altre dichiarazioni raccolte in varie classi di scuola media confermano quante e quali barriere cognitive si oppongano all’adozione di una prospettiva astronomica, e alla corretta interpretazione delle relative nozioni insegnate.

Diffusissima, ad esempio, è la convinzione che l’alternarsi delle stagioni sia provocato dalla variazioni di distanza tra Terra e Sole, anche in seguito all’idea che i ragazzi in genere hanno dell’orbita terrestre attorno al Sole come di un’ellisse molto schiacciata. Quando si ricorda o si dice loro per la prima volta che, anzi, la vicinanza tra i due è leggermente maggiore durante l’inverno che durante l’estate boreale, e che comunque rimarrebbe la situazione inversa dell’emisfero australe, anche se essi capiscono il discorso sul piano verbale e razionale, poi ne alterano il significato o non ne tengono conto nelle considerazioni successive. C’è chi allora, riferisce alle diverse zone della Terra le differenze di distanza dal Sole che causerebbero le diversità di temperature, spiegandosi o con la sfericità del pianeta o con l’inclinazione di questo il fatto che, ad esempio, il Sole risulti più vicino all’equatore e più distante dai Poli.

Evidentemente, non c’è la minima idea degli ordini di grandezza riguardo alla distanza tra Terra e Sole rispetto alle dimensioni terrestri.

Si può essere tentati di credere che si tratti di esempi di ignoranza e di immaturità che esprimerebbero solamente posizioni marginali di una minoranza di ragazzi, ma poco significative rispetto ai normali processi di conoscenza. In realtà non è così. Sono esempi di idee analoghe a quelle ricorrenti nelle conversazioni scolastiche con frequenze che risultano statisticamente significative (vedi Appendice A: I preconcetti più comuni in campo astronomico).

1. La rimozione dei pregiudizi concettuali.

Da quanto detto, appare manifesto che limitarsi ad esporre le nozioni formali non può produrre cambiamenti cognitivi consistenti nel singolo individuo, e comunque si scontra con l’invadenza di una gran quantità di idee e di modi di pensare che travisano continuamente in larga misura il significato dell’insegnamento svolto.

Questa promiscuità tocca in profondità le strutture e i processi del pensiero, per cui non sono solo i singoli contenuti specifici trattati ad esserne investiti, ma lo è l’intero modo di interpretarli e di collegarli o meno alla restante conoscenza personale, e più in generale di elaborare l’informazione. Anche dopo aver appreso conoscenze che si contrappongono alle proprie concezioni precedenti, e dopo che sono stati in grado di ripetere tali conoscenze ed eventualmente di applicarle con successo, gli studenti spesso tornano facilmente a pensare nello stesso modo.

Quindi disimparare i preconcetti potrebbe dimostrarsi l’unico fattore decisivo nell’acquisizione e nella conservazione delle nuove conoscenze.

Ora, l’insegnamento non è sempre sufficiente per la completa rimozione di un preconcetto, poiché, come in precedenza sottolineato, vi è la tendenza ad adattare le nuove informazioni alla vecchia struttura esistente, e le nuove conoscenze spesso rappresentano solo una sorta di vocabolario più ampio per descrivere i preconcetti già esistenti.

Per raggiungere questo obiettivo, un metodo adottabile suggerito da David Ausubel (Ausubel, 1978), lo psicologo pedagogico che per primo ha riconosciuto l’importanza in fase di apprendimento delle conoscenze antecedenti possedute dagli studenti, è quello di porre al soggetto delle domande mirate con lo scopo di identificarne le convinzioni errate. Successivamente si debbono fornire osservazioni e ragionamenti che lo portino a mettere in discussione il proprio modo di pensare. Viene così generata una sorta di contraddizione interna che sfocia nella ristrutturazione delle proprie idee. Solo a questo punto si possono fornire i nuovi concetti secondo la metodologia proposta da Karplus.

 

2. L’applicazione del "Ciclo di Karplus" nel Planetario Virtuale .

Risulta ora certamente più chiaro come la rimozione dei pregiudizi e l’apprendimento per mezzo del "Ciclo di Karplus" (vedi par. 2.1) si realizzino facilmente tramite una struttura ipertestuale e multimediale come lo Web.

È inoltre da sottolineare che l’Astronomia è una scienza particolarmente efficace per tale tipo di ristrutturazione (Vosniadou & Brewer, 1987): si pensi ad esempio a come sia avvenuto nel corso della storia il passaggio dal Sistema Geocentrico a quello Eliocentrico.

L’applicazione del ciclo di Karplus avviene nel Planetario Virtuale secondo le seguenti modalità:

1. Dapprima viene proposta all’utente l’indagine di un fenomeno mediante simulazioni od osservazioni virtuali.
2. Successivamente il soggetto è sottoposto ad un test di comprensione a risposta multipla (vedi Figura 2).

Per la costruzione dei test e l’identificazione dei pregiudizi, ci si è basati su lavori di ricerca svoltisi negli Stati Uniti, dai quali è emersa una certa frequenza degli stessi preconcetti, in prima approssimazione collegati all’età ed al livello di istruzione. È stato compilato così l’elenco delle idee errate più diffuse consultabile in Appendice A.

1. I contenuti educativi.

Definito il mezzo tecnologico di supporto e sviluppo del metodo didattico, sono i contenuti a dover essere selezionati ed organizzati.

L’esposizione dei concetti può seguire due strade:

1. secondo un ordine gerarchico, in cui ogni lezione richiede solo la conoscenza che è stata acquisita nelle precedenti,
2. secondo concetti unificanti: per concetti unificanti si intendono principi generali che trascendono i confini disciplinari e si mostrano utili in spiegazioni di teorie, osservazioni e modelli (per fare un esempio, nel nostro caso possono essere considerati concetti unificanti il principio di conservazione dell’energia, le proprietà di aggregazione della materia, gli ordini di grandezza, la Scienza come ricerca).

Nella costruzione del Planetario Virtuale si è seguita l’esposizione dei concetti secondo ordini gerarchici, metodo riconosciuto più idoneo al mezzo utilizzato ed agli scopi prefissati (vedi Figura 4). Per capire quali concetti vengano o debbano venire prima degli altri e come si possa stabilire la piramide concettuale, sono stati seguiti i risultati del progetto "Star" discusso in Sadler (1996), un progetto sperimentale per le scuole superiori dell’ Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, sovvenzionato dalla National Science Foundation nel 1985, che ha prodotto rivelazioni importanti fondate su un campione statistico molto vasto e ben strutturato.

1. Il Planetario Virtuale.

Telematica e multimedialità offrono nuove ed importanti occasioni per la didattica e la divulgazione.

Il Planetario Virtuale si avvantaggia delle potenzialità offerte dalle nuove tecnologie: gli argomenti trattati e la metodologia di esposizione degli stessi sono stati accuratamente studiati e realizzati, tenuto ben conto delle possibilità del nuovo mezzo, con lo scopo di rendere il sito didatticamente valido ed attraente per i ragazzi.

 

1. La pagina di entrata al Planetario Virtuale.

La pagina iniziale (Home Page) del Planetario Virtuale (vedi

Figura 5

) è una pagina Web divisa in due settori, contenenti alcune icone che conducono ad altre pagine. Le tre icone presenti nel riquadro principale consentono di accedere ai seguenti settori:

1. Riservato agli insegnanti: tale settore è stato ideato principalmente per i docenti che decidono di utilizzare il Planetario Virtuale a supporto delle loro lezioni scolastiche, ma è ovviamente consultabile da tutti coloro che vogliono avere un quadro introduttivo del sito. Le pagine trattano le motivazioni del progetto, il metodo didattico utilizzato nella sua costruzione, gli argomenti trattati, la bibliografia consultata. Vi sono poi alcuni link che possono essere d’aiuto ai novelli navigatori, desiderosi di conoscere più approfonditamente il mondo di Internet. Vi sono infatti collegamenti a manuali di navigazione, a motori di ricerca, ovvero programmi che consentono di effettuare ricerche per argomenti, a testi sulla programmazione in HTML, il linguaggio utilizzato per la creazione di pagine Web. In queste pagine infine, vi sono link a siti astronomici selezionati tra i più qualificati.

 



Figura 5: la pagina di entrata del Planetario Virtuale.

2. Per chi entra per la prima volta: attraverso tale icona si accede all’introduzione e da qui al primo livello corso di Astronomia vero e proprio. Come già accennato, nel Planetario Virtuale i concetti sono organizzati secondo una struttura gerarchica che individua un percorso seriale, attraverso il quale l’utente può muoversi da un livello al seguente, costruendo le proprie conoscenze in materia di Astronomia a partire dai concetti più semplici.
3. Per chi ha già una password: poiché al termine di ogni livello viene consegnata una password, tramite quest’icona, l’utente accede direttamente al livello seguente quello cui era arrivato nella sua precedente visita al Planetario Virtuale. Questo meccanismo "premiante" è stato inserito per avvicinare il Planetario Virtuale ai giochi elettronici cui sono abituati i ragazzi, con l’intento di rendere il sito più attraente e "divertente".

Il secondo settore, che viene ripetuto in tutte le pagine del Planetario Virtuale, include alcune icone di servizio: Home, per tornare alla pagina iniziale, scrivi per inviare messaggi agli autori, crediti, aiuto e indice. Quest’ultima icona conduce all’elenco degli argomenti trattati, attraverso il quale si può accedere direttamente alla voce interessata. La funzione dell’indice è quella di agevolare coloro, in particolar modo gli insegnanti, che scegliessero di affrontare solamente alcuni temi tra quelli presenti. Infatti, poiché ogni livello è stato costruito in modo da risultare il più possibile autoconsistente, vi è l’opportunità di non seguire il percorso seriale predisposto, senza però risentire notevolmente del fatto di non aver visionato i livelli precedenti.

1. Gli argomenti trattati nel Planetario Virtuale.

Gli argomenti affrontati nel Planetario Virtuale sono stati selezionati tra i contenuti tipici di un corso completo di Astronomia ed organizzati in una struttura multilivello. Per una completa visione dei temi presenti, si può consultare direttamente l’indice degli stessi, presente nel Planetario Virtuale, che è riportato qui di seguito.

• La Terra
• La gravità terrestre: che cos’è e come agisce
• La forza gravitazionale, la velocità di fuga e le orbite
• I fenomeni periodici in Astronomia
• L’alternarsi del dì e della notte
• L’alternarsi delle stagioni
• Le fasi lunari e le maree
• La Luna
• Le eclissi
• Riepilogo Terra, Sole, Luna
• Il Sistema Solare
• Le leggi di Keplero
• I Pianeti
• I corpi minori del Sistema Solare
• La luce
• Emissione di radiazione; trasporto dell’energia attraverso un’onda
• La luce visibile: lunghezza d’onda, energia e frequenza
• Radiazione, colore ed energia
• Lo spettro della radiazione
• Come si propaga la luce
• Il Sole: equilibrio termico, equilibrio idrostatico, produzione di energia
• Le stelle e le loro proprietà: massa, temperatura, distanza, luminosità e colore
• La vita delle stelle: nascita, produzione della radiazione, equilibrio idrostatico, bilancio termico; la vita di una stella in funzione della massa
• Evoluzione delle stelle
• Le stelle piccole
• Le nebulose planetarie
• Le nane bianche
• Le novae
• Le stelle massicce
• Le supernovae
• Le stelle a neutroni
• I buchi neri
• Le stelle variabili
• Aggregazione e distribuzione di stelle
• La nostra Galassia
• Le galassie: morfologia e proprietà
• Aggregazione delle galassie
• L’Universo e la teoria del Big Bang
• Il destino finale dell’Universo

Come detto in precedenza, si tratta di oltre ottocento pagine di testo, centinaia di immagini e di filmati, disegni ed animazioni realizzati ad hoc.

La caratteristica più importante, che rende il Planetario Virtuale diverso e soprattutto innovativo rispetto ai tradizionali mezzi di trasmissione delle conoscenze, è la presenza di esperimenti ed osservazioni simulate, realizzate appositamente per tale progetto (vedi Figura 6), che servono a stimolare i ragazzi ed a renderli più attivi e partecipi: possono stabilire autonomamente il proprio ritmo di apprendimento e sperimentare in tempo reale i concetti appresi tramite il materiale interattivo presente. Inoltre vi è un continuo rimando ad attività pratiche da poter eseguire a casa o in classe, affinché comunque sia mantenuto il collegamento dei concetti imparati con la realtà.

Al termine del corso è presente una pagina che consente una prima visita guidata ai siti di Astronomia più interessanti: una preselezione che permette all’utilizzatore di Internet di aver un primo contatto con la realtà del Web esterna al Planetario Virtuale e di mettere alla prova ed a frutto le conoscenze acquisite.

Il sito è stato realizzato inoltre con particolare attenzione non solo ai contenuti, ma anche al linguaggio ed alla grafica, che dovevano risultare comprensibili ed accattivanti anche per il pubblico più vasto, senza andare a scapito della correttezza scientifica delle informazioni. Infatti sono state utilizzate parole semplici, frasi corte e di uso comune, limitando per quanto possibile il ricorso a termini specialistici, propri dell’Astronomia. Laddove è stato inevitabile il loro utilizzo, sono stati sempre accompagnati da una spiegazione il più possibile immediata e comprensibile.

L’obiettivo della chiarezza e della semplicità è stato perseguito anche utilizzando continui riferimenti alla vita quotidiana, ad esempio rapportando le grandezze astronomiche a misure sperimentabili comunemente.

1. La struttura dei moduli del Planetario Virtuale.

I singoli moduli, o livelli, dotati tutti della stessa struttura, sono modellati sulla base del ciclo di apprendimento suggerito da Karplus che è adottato nel Planetario Virtuale.

Ogni livello propone come prima cosa la descrizione o l’osservazione di un fenomeno naturale, quale può essere la caduta di un grave sulla Terra, il moto di un proiettile, la rifrazione della luce, i diversi colori delle stelle, la distribuzione nello spazio delle galassie. Alcune volte i fenomeni descritti sono simulati attraverso animazioni, od osservazioni virtuali, ma quando sia possibile, è sempre suggerito di effettuare realmente gli esperimenti o le osservazioni, metodo indubbiamente più efficace per rendersi conto di come funziona la natura. Ad esempio, si propone di osservare notte dopo notte le fasi lunari, lo spostamento dei punti di levata e di tramonto del Sole sull’orizzonte durante l’anno, oppure di provare a contare le stelle in cielo.

Successivamente ogni livello presenta un test che solitamente è incentrato sulle cause del fenomeno descritto. Tra le varie risposte possibili, quelle non corrette rispecchiano le più comuni idee errate, o pregiudizi, che si presume i ragazzi possano possedere. Se viene scelta una di tali risposte, poiché è necessaria la rimozione di tali concetti errati, prima di fornire la spiegazione corretta, si procede secondo il metodo suggerito da Ausubel.

Il metodo consiste nel portare il soggetto all’autocontraddizione, attraverso prove evidenti che smentiscano gli assunti, in base ai quali sono state date le risposte errate, costringendolo quindi a rivedere le proprie convinzioni. Se la risposta prescelta è invece quella corretta, il programma non passa direttamente al livello successivo, ma vengono comunque proposte spiegazioni, immagini, filmati, ed animazioni utili a rafforzare ed arricchire il bagaglio di conoscenze del soggetto in merito all’argomento specificato. Spesso inoltre è possibile accedere anche ad ulteriori approfondimenti o ad altre pagine che trattano di argomenti collegati all’argomento in questione, ma più specifici.

0. I 27 livelli del Planetario Virtuale.

1. La sperimentazione nelle scuole.

Il fine della sperimentazione nelle scuole è stato quello di appurare con gli studenti e con i loro insegnanti l’efficacia del Planetario Virtuale nell’insegnamento dell’Astronomia, sia dal punto di vista dei contenuti, sia della presentazione di questi ultimi in formato multimediale.

Questa collaborazione tra l’Osservatorio e le scuole ha apportato contributi preziosi e soprattutto ha suggerito numerosi possibili sviluppi ed estensioni del progetto stesso.

 

1. Le scuole partecipanti alla sperimentazione.

Dal febbraio 1998 fino al termine dell’anno scolastico 1997/1998 si è svolta la seconda fase del progetto "Planetario Virtuale", cioè la sperimentazione con i docenti e le classi di alcune scuole della città di Padova, e precisamente:

• 7 classi della Scuola Media Statale "A. Vivaldi";
• 3 classi della Scuola Media Statale "G. Baldan";
• 2 classi dell’I.P.S.C.T. "L. da Vinci", un istituto professionale ad indirizzo economico-aziendale.

Il fine della collaborazione è stato appurare con gli studenti e con i loro insegnanti l’efficacia del Planetario Virtuale nell’insegnamento dell’Astronomia, dal punto di vista sia dei contenuti che della presentazione di questi ultimi in formato multimediale.

Infatti, solamente dall’osservazione dei procedimenti e dei comportamenti messi in atto dai giovani studenti, resi trasparenti dalle scelte in itinere, sarebbe stato possibile cogliere reazioni, difficoltà, interessi che, lezione dopo lezione, il Planetario Virtuale suscitava nei ragazzi e negli insegnanti stessi.

Già durante la costruzione del sito hanno comunque avuto luogo alcuni incontri tra il gruppo di astronomi che stavano lavorando al progetto ed i docenti aderenti all’iniziativa, mirati ad affrontare gli aspetti tecnici e soprattutto didattici del costruendo Planetario Virtuale.

Per quanto riguarda gli aspetti didattici, i suggerimenti degli insegnanti hanno apportato contributi preziosi, soprattutto grazie alla loro esperienza di insegnamento, mentre gli aspetti tecnici hanno dato origine alla maggior parte delle preoccupazioni dei docenti, veri e propri neofiti dell’insegnamento multimediale. Le difficoltà sollevate sono state molteplici: da quelle mostrate da qualche insegnante ad avvicinarsi ad un strumento per lui ancora sconosciuto come il computer, ad altre di carattere puramente organizzativo; in tutti i casi, infatti, il numero degli alunni è risultato sproporzionato in relazione a quello dei computer a disposizione, che non sono stati mai più di uno o due per ciascuna scuola. Le questioni che si sono poste sono state pertanto: come gestire il lavoro in classe? come sfruttare al meglio le potenzialità educative del mezzo?.

Le soluzioni ipotizzate sono state diverse; la scelta è stata comunque lasciata al docente, in base alle caratteristiche della classe, al suo stile di lavoro, e soprattutto alla sua esperienza. Si sono verificate quindi situazioni in cui l’insegnante ha scelto si far prendere appunti ai ragazzi assiepati attorno al computer, altri hanno preferito assegnare delle relazioni da elaborare a casa, altri ancora discutere degli argomenti in classe, facendolo prima di affrontare un argomento o dopo averlo visto.

Il piano di lavoro concordato tra il gruppo degli astronomi ed i docenti ha previsto anche incontri successivi, con l’obiettivo di analizzare il procedere della sperimentazione, fare il punto della situazione, discutere di eventuali difficoltà o necessità particolari che fossero emerse.

1. L’esperienza della Scuola Media Statale "Antonio Vivaldi".

Dalla sperimentazione svoltasi nella Scuola "A. Vivaldi", da me seguita personalmente, e dalle reazioni di ragazzi e docenti sono scaturite importanti considerazioni riguardo l’utilizzo delle nuove tecnologie, nello specifico del Planetario Virtuale, nell’insegnamento.

Giova sottolineare che il bilancio dell’esperienza è stato largamente positivo.

 

1. La S.M.S. "A. Vivaldi".

La Scuola Media Statale "Antonio Vivaldi", situata in una zona centrale della città di Padova, è frequentata da 390 alunni divisi in 17 classi. È sede da 20 anni di una vivace sperimentazione musicale, coinvolgente 80 alunni che formano l’orchestra da camera " Antonio Vivaldi", ed un coro impegnato nell’esecuzione musicale di brani soprattutto del XVII e XVIII secolo.

La scuola ha inserito anche l’insegnamento dell’informatica nella programmazione curricolare di tutte le sezioni fino dal 1992, anche se va rilevato che le corrispondenti lezioni servono solamente da primo approccio al mondo dei computer, poiché l’attrezzatura a disposizione della scuola è ormai obsoleta.

 

2. L’organizzazione delle lezioni nelle diverse classi.

L’insegnante di Matematica e Scienze, dopo una preventiva ed attenta lettura di tutto il Planetario Virtuale, che le ha consentito di avere una visione globale del corso, e di rendersi conto dell’articolazione dei moduli e dell’indice di difficoltà di questi ultimi in relazione ai suoi alunni, ha ritenuto di poterlo utilizzare in tutte e tre le classi della sezione A, motivando la scelta con la chiarezza e la semplicità di esposizione degli argomenti presentati.

L’insegnante ha steso un programma adeguato a ciascuna classe, con lo scopo di rivedere o approfondire quegli argomenti non presenti nel programma della Scuola Media Inferiore (es. i radianti), o trattati ad un livello diverso (es. la radiazione luminosa). Il programma (vedi Tabella 1) è stato quindi raccordato alla programmazione di Matematica e Scienze in atto, per i necessari collegamenti concettuali.

Infatti, pur essendo presenti nel Planetario Virtuale frequenti richiami concettuali, qualora l’argomento lo richieda, ed alcuni concetti, per es. la parallasse, siano preceduti da una breve ma valida spiegazione, è preferibile che l’alunno sia in possesso di alcune conoscenze di base, a seconda dei livelli che deve affrontare. L’elenco che segue (vedi Tabella 2) ne è un esempio, certamente non sempre adeguato, dipendendo dalla classe e dal singolo alunno.

Scelti i tempi e gli spazi all’interno dell’orario scolastico, poiché i computer connessi alla Rete forniti erano 2, le classi sono state divise in 6 gruppi di 4 o 5 alunni (che si è rivelato poi essere il massimo numero possibile per un corretto ed agevole svolgimento del lavoro) a seconda del numero dei componenti la classe.

Solamente nella classe I ed in minima parte vi erano alunni che non avevano mai usato il computer, ma hanno dimostrato di imparare molto rapidamente, di accettare suggerimenti e aiuti da parte dei compagni del gruppo di lavoro. Nelle altre classi, dato che fin dalla prima, il programma di Educazione Tecnica prevede l’insegnamento dell’Informatica, tutti gli alunni avevano un minimo di esperienza, anche se fatta con i computer ormai obsoleti della scuola. In ogni gruppo è stato comunque inserito un alunno che avesse un buon livello di abilità nell’uso del computer per agevolare il lavoro dei compagni.

Ogni settimana quindi I, II e III A trascorrevano un’ora in aula informatica come ora di Scienze, e mentre una decina di studenti lavorava con il Planetario Virtuale, i rimanenti, individualmente o a coppie, utilizzavano gli altri computer disponibili, secondo le disposizioni date dall’insegnante. È stato stabilito che a rotazione, volta per volta, ogni componente del gruppo facesse da operatore alla macchina, in modo che tutti avessero la possibilità di usare mouse e tastiera, avendo l’opportunità di imparare l’uso del computer e le tecniche di navigazione nel Planetario Virtuale.

Il fatto di avere solamente 2 computer a disposizione per il Planetario Virtuale, non si è rivelato essere solamente un limite, come temuto dagli insegnanti e dagli Astronomi, ma anche per alcuni aspetti un fattore positivo. Il limite risiedeva nel fatto che, affinché tutti i gruppi della stessa classe prendessero visione di un determinato argomento, dovevano trascorrere almeno tre settimane e quindi il programma svolto è risultato alla fine molto ridotto (vedi Tabella 3).

Il fattore positivo osservato è stato che il lavoro di gruppo è risultato molto utile ai fini dell’apprendimento e dell’attenzione, perché i ragazzi hanno collaborato aiutandosi a vicenda, hanno discusso, hanno ragionato insieme sulle animazioni e sulle domande proposte, hanno cercato di chiarirsi le idee tra loro prima di rivolgersi all’insegnante, cosa che forse non sarebbe accaduta se avessero avuto la possibilità di lavorare singolarmente.

1. Una lezione con il Planetario Virtuale.

L’intento dell’insegnante non era esclusivamente quello di occupare il tempo dei ragazzi in modo piacevole e divertente, ma anche quello di ottenere un effettivo apprendimento. Essendo però la prima esperienza di insegnamento tramite le nuove tecnologie non è stato ben chiaro fin dall’inizio quale potesse essere la modalità migliore di gestione delle lezioni.

L’ipotesi iniziale era stata quella di far prendere appunti ai ragazzi nel modo tradizionale; alla prova dei fatti, invece, i ragazzi di III, favoriti da due anni di insegnamento dell’informatica alle spalle, hanno avuto l’idea di prendere gli appunti in tempo reale utilizzando un semplice programma di videoscrittura in dotazione a Windows ’95: Wordpad.

Man mano che procedevano con la visione del sito, evidenziavano testi, immagini e disegni che ritenevano importanti e con il meccanismo del copia/incolla li trasferivano sul proprio foglio di lavoro. Oltre a questo, alla conclusione dell’argomento, e quindi conquistata la password, rileggevano i propri appunti, sistemando le frasi, aggiustando la formattazione, aggiungendo concetti, evidenziando quelli ritenuti più importanti e stampavano il foglio di lavoro che veniva anche salvato su floppy disk, uno per ogni gruppo; in questo modo si è raggiunto anche l’obiettivo di far lavorare i ragazzi con il personal computer.

Questo modo di lavorare si è rivelato estremamente coinvolgente e stimolante, in quanto anche coloro che non erano operativamente attivi, avevano modo di intervenire ed essere partecipi, ed ogni componente del gruppo collaborava per la riuscita ottimale del lavoro.

Un altro vantaggio, sottolineato dai ragazzi stessi, era che alla fine della lezione erano già pronti così degli appunti ordinati, colorati, realizzati da loro stessi con i quali poter riflettere, studiare, imparare ed il tutto era fatto velocemente, in tempo reale, e senza fatica. Con l’insegnante è stato concordato di raccogliere copie di questi appunti, dall’esame dei quali è stato possibile capire che cosa i ragazzi avevano ritenuto importante, che cosa li aveva colpiti maggiormente, che cosa avevano tralasciato, in modo da poter organizzare la lezione successiva in funzione di eventuali approfondimenti.

 

0. I tempi richiesti.

Il tempo medio impiegato da ciascun gruppo per concludere ciascun argomento, tenendo presente la gestione contemporanea del programma di videoscrittura per gli appunti, è riassunto nella Tabella 4.

Anche se la classe I ha impiegato tempi leggermente superiori, soprattutto per le prime lezioni, a causa di una maggiore difficoltà di comprensione degli argomenti e di utilizzo del computer rispetto ai ragazzi degli anni successivi, da tale tabella si evince una buona calibrazione dei livelli del Planetario Virtuale in riferimento ai tempi della scuola (si può considerare infatti che "l’unità di tempo" della scuola sia l’ora di lezione).

		Livello	Tempo impiegato (in ore)
Argomento	La Terra e la gravità terrestre	Dal livello 0 al livello 6 (esclusa la Gravitazione Universale)	2
	La Gravitazione Universale	Livello 6 completo	1
	I fenomeni periodici	Livello 7	1
	La rotazione terrestre e le coordinate terrestri	Livelli 8 e 9	1,5
	L’alternarsi delle stagioni	Livello 10	1
	La Luna e le fasi lunari	Livello 11	1
	Il sistema solare e le leggi di Keplero	Livello 14	1 (senza appunti)
	I pianeti	Livello 15	1 (senza appunti)

Tabella 4: tempi richiesti al completamento degli argomenti svolti durante la sperimentazione.

 

2. L’incontro-dibattito in videoconferenza.

Nell’ambito della "VIII Settimana della Cultura Scientifica" promossa da Ministero della Ricerca Scientifica e Tecnologica, alcuni alunni ed insegnanti della Scuola A. Vivaldi hanno partecipato ad un dibattito dal titolo "Società tecnologica ed educazione tecnologica: esperienze, proposte, incertezze". All’incontro sono intervenute, tramite collegamento in videoconferenza, anche alcune scuole di Milano, Matera, Napoli, Reggio Calabria, Roma, Torino e Verona, sedi di interessanti esperimenti didattici tramite la Rete.

Per i ragazzi partecipanti, che hanno potuto parlare con i loro coetanei di scuole lontane di un’esperienza in parte comune, è stata un’esperienza innovativa e divertente, dato che nessuno dei ragazzi intervenuti aveva mai avuto la possibilità di partecipare ad una videoconferenza.

L’obiettivo del dibattito era lo scambio di opinioni ed esperienze tra operatori ed utenti del sistema scolastico, che ogni giorno si trovano a vivere in una società sempre più tecnologica e multimediale. Sono infatti costoro che principalmente avvertono la necessità di un nuovo processo formativo e, al tempo stesso, l’urgenza di introdurre strumenti innovativi nella programmazione scolastica. All’incontro sono intervenuti anche esperti di sistemi e responsabili di programmi multimediali, operatori della formazione e dell’orientamento, responsabili delle istituzioni scolastiche ed universitarie, esperti di linguistica e psicologia, docenti e ragazzi.

L’attenzione degli interventi è stata soprattutto rivolta a temi riguardanti l’impatto e gli effetti nella società, nel singolo individuo ed in particolare nella scuola, derivanti dall’introduzione delle nuove tecnologie in questi ambienti.

La scuola A. Vivaldi ha portato la propria esperienza quando l’argomento del dibattito si è rivolto a:

• Formazione dei docenti in una scuola tecnologica e multimediale
• Obiettivi culturali sul piano della formazione tecnologica
• Didattica per una formazione tecnologica

Gli interventi dei docenti e degli alunni presenti della Vivaldi hanno riguardato la sperimentazione in atto del Planetario Virtuale: le impressioni e le opinioni sulla formazione didattica attraverso i computer e la Rete. L’attenzione si è fermata soprattutto su come si è proceduto per l’inserimento degli strumenti tecnologici nella programmazione scolastica, sul modo di affrontare e di lavorare con le nuove tecnologie e sulle difficoltà superate, ed ancora da superare, in termini tecnici, didattici e psicologici.

È da sottolineare che, al di là dei temi affrontati, gli insegnanti hanno intravisto la possibilità di usufruire di questo mezzo per instaurare un vero e proprio dialogo con altre scuole, magari lontane, che stanno utilizzando lo stesso programma, e con le quali hanno esperienze in parte comuni.

La videoconferenza all’interno della scuola, pur essendo stata un’esperienza limitata, ha dato esiti talmente positivi che si è pensato di ripetere l’esperienza anche successivamente, mettendo in contatto sempre la scuola A. Vivaldi, con altre scuole che utilizzano il Planetario Virtuale. È nata anche l’idea di dare la possibilità alle scuole che utilizzano il Planetario Virtuale di poter contattare di tanto in tanto un astronomo per eventuali chiarimenti, la discussione e l’approfondimento di alcuni temi, per la risposta alle curiosità sorte nelle classi.

1. Il bilancio della sperimentazione.

Per quanto la sperimentazione con le classi sia stata limitata nel tempo, si è comunque in grado di stilare un bilancio relativo a quest’esperienza, esaminando le reazioni ed i commenti degli attori principali, cioè i docenti e gli alunni.

 

0. Il punto di vista dei docenti.

I docenti hanno riscontrato che il Planetario Virtuale (e l’uso del computer e di Internet in generale) si propone come un efficace mezzo didattico, almeno per tre fattori:

1. Il Planetario Virtuale è uno strumento che i ragazzi sentono più vicino al mondo in cui vivono, rispetto a quelli tradizionalmente usati nella scuola. Conseguentemente, essendone maggiormente attratti, sono più disponibili all’utilizzo e perciò all’apprendimento; si sentono più attivi e partecipi del loro processo formativo e liberi di seguire i propri ritmi e le proprie inclinazioni.
2. I docenti stessi tramite le immagini, le simulazioni e le animazioni, riescono a spiegare argomenti e concetti con molta chiarezza, cosa che a volte con le sole parole non è facilmente possibile. I ragazzi stessi vivono in un mondo in cui le immagini hanno acquistato sempre più importanza a scapito delle parole ed il fatto di utilizzarle più ampiamente nell’insegnamento contribuisce a farli sentire maggiormente a loro agio, favorendone l’attenzione e la partecipazione.
3. Anche insegnanti che non hanno competenze specifiche in materia, possono fare Astronomia in modo rigoroso. Molto spesso infatti poiché gli argomenti non sono conosciuti approfonditamente, anche se previsti nei programmi ministeriali, vengono trattati in modo superficiale tramite solamente alcuni accenni, quando non vengono addirittura saltati del tutto.

Oltre a ciò, i docenti hanno osservato che il loro ruolo ha subito delle modifiche, mentre non hanno rilevato significativi mutamenti nel loro modo di rapportarsi alla classe.

Per quanto riguarda il cambiamento del ruolo dell’insegnante all’interno della classe, la chiave di lettura più significativa proposta dai docenti stessi, attribuisce questi mutamenti all’utilizzo di un mezzo di trasmissione del sapere innovativo.

La tradizionale lezione scolastica è quella che viene chiamata "lezione frontale": l’insegnante parla direttamente ai ragazzi e dunque la trasmissione del contenuto didattico, è completamente affidata sia alle sue conoscenze che alla sua capacità di farsi comprendere e di suscitare interesse.

La natura stessa dello mezzo telematico, impone un’evoluzione della "lezione frontale": un suo abbandono totale sarebbe profondamente sbagliato per il ruolo che la comunicazione diretta ed interpersonale tra l’insegnante e gli studenti riveste. L’evoluzione del modo di fare scuola indotta dall’utilizzo delle nuove tecnologie deriva dal loro stesso uso, che porta alla costruzione collaborativa tra insegnante e studente del contenuto informativo della lezione, costituendo pertanto un esempio di situazione in cui la "lezione frontale" viene affiancata da pratiche didattiche di tipo diverso.

Un aspetto interessante di questo cambiamento è che si instaura un tipo di comunicazione che non è puramente verticale, ma che è piuttosto circolare, nella quale più voci, quelle degli insegnanti, ma anche quelle degli studenti, sono contemporaneamente ed attivamente coinvolte.

Per quanto riguarda l’osservazione proposta precedentemente riguardo alla relativa costanza del rapporto docente-studente deriva sempre secondo gli insegnanti dal fatto che gli alunni devono comunque essere preparati prima di affrontare la "lezione virtuale" ed è sempre necessario l’accertamento della loro comprensione sia tramite la verifica immediata, che tramite la discussione successiva.

Se questo dialogo didattico in cui docenti e allievi sono impegnati insieme non avvenisse, verrebbe a mancare quel percorso di apprendimento fatto di correzioni, verifiche e sistemazioni dei concetti imparati, proprio dell’insegnamento.

1. Il punto di vista degli studenti.

Gli studenti hanno accolto con grande entusiasmo il Planetario Virtuale nella loro vita scolastica: hanno sempre lavorato con un notevole impegno e partecipazione, ritenendo gli argomenti che erano presentati interessanti e stimolanti.

Le impressioni sono state così positive che i ragazzi hanno espresso il desiderio di continuare l’esperienza il successivo anno e di allargare il numero delle materie da affrontare con il computer.

Le motivazioni che hanno contribuito al successo della sperimentazione, raccolte peraltro dalla voce dei ragazzi stessi, possono essere riassunte nel seguente elenco:

• L’esperienza è stata divertente e coinvolgente, come se si trattasse di un gioco, durante il quale gli errori venivano immediatamente corretti.
• I testi del Planetario Virtuale sono loro risultati chiari e dettagliati, anche nel caso di argomenti difficili come la Gravitazione Universale.
• I test e le animazioni hanno inoltre facilitato la comprensione dei concetti e quindi l’apprendimento.
• Quasi tutti i ragazzi hanno ritenuto lo strumento informatico preferibile al libro di testo, perché più semplice, coinvolgente e più vicino al loro mondo.
• Il reperimento delle informazioni è maggiormente veloce, e si hanno a disposizione un maggior numero di immagini e spiegazioni approfondite.
• Oltre a studiare l’Astronomia, gli allievi hanno apprezzato la possibilità di imparare l’uso del computer e di navigare in Internet, un mondo che li affascina e li attrae, che sentono molto vicino ma che molti di essi ancora non conoscono per nulla.

1. Il mio punto di vista.

In qualità di membro di gruppo di lavoro del Planetario Virtuale incaricata della sperimentazione con lo scopo di supportare gli insegnanti in questa attività, ho potuto effettuare alcune osservazioni che meritano di essere ricordate.

Innanzitutto ho visto i ragazzi lavorare volentieri e con partecipazione: infatti si sono appassionati immediatamente all’argomento e hanno mostrato il desiderio di approfondire i temi trattati fin da subito. Hanno tuttavia sofferto dell’insufficienza di computer a disposizione: erano infatti costretti in gruppi troppo numerosi per un adeguato utilizzo del mezzo.

In ogni caso hanno mostrato di superare le difficoltà nell’utilizzo del personal computer e della navigazione in Rete, che per un buon numero di ragazzi era un’esperienza completamente nuova.

Infine ho notato che gli insegnanti hanno anch’essi superato le difficoltà iniziali dovute all’introduzione di uno strumento didattico completamente nuovo e che per la buona riuscita delle lezioni, supportate dal Planetario Virtuale, è comunque necessaria la loro preparazione ed il coinvolgimento attivo degli insegnanti in aula. In altri termini il Planetario Virtuale non può e non deve sostituirsi al docente.

1. I questionari di apprendimento.

Gli insegnanti hanno mostrato fin da subito la necessità di possedere uno strumento che consentisse di verificare quanto i ragazzi avessero effettivamente compreso ed imparato di tutto ciò che avevano visto con il Planetario Virtuale.

È nata così l’idea di realizzare alcuni questionari di apprendimento da somministrare agli studenti, con lo scopo sia di funzione valutativa all’interno della singola classe, che di criterio di misura e di confronto delle conoscenze acquisite.

 

1. Le motivazioni e gli scopi dei questionari di apprendimento.

Terminata la fase di realizzazione del sito ed iniziata la sperimentazione con le scuole, si sono interpellati i docenti, per sapere se fossero sorte delle esigenze particolari, considerato il loro punto di vista di destinatari non principali, e come si potesse eventualmente soddisfarle.

Gli insegnanti hanno come prima cosa sottolineato la necessità di uno strumento che consentisse di verificare quanto i ragazzi avessero effettivamente compreso ed imparato di tutto ciò che avevano visto con il Planetario Virtuale. La loro preoccupazione era che gli alunni affrontassero le "lezioni virtuali" con superficialità e dimenticassero in fretta i concetti appresi: cambiando l’iter di apprendimento risultava quindi importante essere in grado di accertarsi del successo o dell’insuccesso del nuovo mezzo didattico.

Dalle considerazioni esposte dai docenti è nata l’idea di realizzare dei questionari di apprendimento da somministrare agli studenti e da inserire successivamente nel sito Web del Planetario Virtuale nel settore riservato agli insegnanti come ulteriore supporto didattico. La loro costruzione sarebbe stata utile sia per l’assolvimento delle funzioni valutative interne alla singola classe, sia per rilevazioni campionarie coinvolgenti più scuole, come criterio di misura e di confronto delle conoscenze.

L’adozione di test di profitto come strumento di valutazione permette di conseguire numerosi vantaggi, che vanno dalla riduzione dei tempi nell’accertamento dell’apprendimento, all’oggettività dell’accertamento stesso nei confronti sia dei singoli alunni sia della classe nel suo insieme, alla possibilità di paragonare situazioni di lavoro svoltesi in ambienti diversi. Inoltre, nei test standardizzati, i quesiti possono rappresentare un’adeguata campionatura delle conoscenze relative allo specifico argomento, il cui apprendimento è oggetto della verifica, per ogni definito livello di complessità, in modo da permettere la collocazione delle diverse prestazioni su una identica scala di misura, e quindi renderle comparabili.

Da ultimo, essi sono presentati agli alunni in modo rigorosamente uguale, non implicando né al momento della loro applicazione, né in quello della correzione nessun intervento da parte dell’insegnante, dato che anche l’attribuzione dei diversi punteggi, in corrispondenza alle scelte operate dagli studenti, è già stata studiata e definita in precedenza.

Sono stati programmati quindi un questionario per ogni argomento principale presente nel Planetario Virtuale (riassuntivo di più livelli) , che ne rispecchiasse contenuti e caratteristiche. Fino ad ora sono stati realizzati tre test di profitto, dei quali quello sulla Terra e la Gravità in due versioni, riguardanti i seguenti livelli del Planetario Virtuale :

Questionario	Livelli Planetario Virtuale
La Terra, la Gravità	dal livello 1 al livello 6
I fenomeni periodici	dal livello 7 al livello 10
La Luna	dal livello 11 al livello 13

Tabella 5

 

3. La realizzazione dei questionari.

I criteri e le procedure seguite per l’elaborazione e la messa a punto delle prove oggettive possono essere riassunte in un certo numero di fasi successive. Nel processo di elaborazione di una prova oggettiva, i primi punti di riferimento da considerare sono:

• l’ambito disciplinare per il quale si vuol compiere la verifica;
• le caratteristiche degli allievi, che contribuiscono a definire il livello complessivo di difficoltà che la prova deve presentare o in relazione alla quale si struttureranno i quesiti;
• le funzioni specifiche o specialistiche della valutazione (verifica preliminare, verifica di apprendimento…).

Nel caso in oggetto l’ambito disciplinare è ovviamente l’Astronomia, mentre gli allievi sono ragazzi di scuola media inferiore e la funzione specifica è quella di una verifica di apprendimento.

Una volta definita l’area disciplinare specifica in relazione alla quale si devono accertare le conoscenze possedute dagli allievi, si può procedere con la determinazione degli obiettivi analitici di verifica, cioè con l’identificazione di tutte quelle abilità reputate rappresentative della padronanza dell’argomento. L’obiettivo è quello di avere la ragionevole certezza di riuscire a controllare i più importanti e rappresentativi elementi dell’apprendimento senza compiere rilevanti omissioni.

A tale scopo, nel caso dei questionari relativi al Planetario Virtuale, sono stati identificati i concetti cardine presenti nei livelli considerati ( vedi Tabella 6), che, a giudizio del gruppo di lavoro, avrebbero dovuto assolutamente essere conosciuti e ben chiari allo studente per ciascun argomento, prima di affrontare quello successivo.

In seguito sono stati analizzati e confrontati gli appunti presi dai singoli gruppi di studenti durante le lezioni, per accertare quali fra i concetti chiave selezionati fossero stati colti e quali invece non lo fossero stati, in modo da offrire con il questionario spunti per ulteriori riflessioni.

Il passo successivo è stata la scelta della tipologia dei quesiti, o item, da impiegare per la strutturazione della prova. Una fonte importante in questa fase sono stati i libri di testo di Scienze per la Scuola Media Inferiore, consultati con lo scopo di analizzare le modalità con cui gli argomenti sviluppati nel Planetario Virtuale sono ivi presentati e trattati e come sono strutturati i test e le domande dei quali normalmente questi testi sono corredati. Infatti, la strutturazione delle domande e delle risposte nelle prove oggettive di profitto è un’operazione assai delicata, poiché da essa deriva la capacità di rilevare dati ed informazioni valide ed attendibili, requisito fondamentale che tali strumenti devono possedere.

A seconda dei modi con cui viene presentato il quesito e delle modalità di formulazione delle risposte, si possono distinguere i seguenti principali tipi di item:

• Vero/Falso: sono così denominati quei quesiti che richiedono generalmente di scegliere tra due semplici risposte alternative del tipo sì/no, giusto/errato, vero/falso e simili; consistono perciò assai spesso, in asserzioni o affermazioni vere o false.
• Completamenti: con essi si richiede di completare un brano od una frase, dalla quale siano stati precedentemente tolti alcuni termini, lasciando al loro posto dei puntini di sospensione.
• Corrispondenze: sono dette anche item di confronto, poiché con esse si chiede, proprio attraverso un’operazione di confronto, di porre in corrispondenza biunivoca, secondo criteri resi espliciti, ciascuno degli elementi di una serie di dati con il corrispondente elemento di una seconda serie presentata accanto alla prima. Per evitare che, dopo l’eventuale corretta sistemazione di tutte le corrispondenze meno l’ultima, questa venga fatta meccanicamente, cioè ad incastro, magari senza conoscere il nesso che lega i due dati, solitamente il numero dei termini della seconda serie è maggiore di quello della prima.
• Scelte multiple a una o due soluzioni esatte: consistono in una affermazione, in una domanda, o nella presentazione di un problema, cui fa seguito una serie di risposte o soluzioni alternative tra le quali va scelta quella o quelle ritenute esatte, a seconda delle indicazioni date e dei criteri di costruzione seguiti.
• Formulazione autonoma della risposta: si richiede la risposta autonoma ad una domanda; in questo caso l’impiego delle espressioni linguistiche richiesto deve essere minimo ed il quesito deve avere una soluzione unica ed obbligata.

Si è scelto di proporre tutte queste tipologie di questioni, scegliendo di volta in volta l’item che offriva nel contempo la maggiore affidabilità e la possibilità di ricavare il maggior numero di informazioni sulle abilità di coloro cui si somministra lo strumento. I questionari, nella loro stesura definitiva, sono riportati in Appendice B.

1. I punteggi di valutazione.

Le modalità ed i criteri di valutazione possono variare da insegnante ad insegnante, anche sulla base del suo stile didattico, delle caratteristiche della classe, ecc. Per i questionari elaborati, sono state pertanto fornite indicazioni sulle modalità di raccolta e analisi dei risultati delle prove di verifica, di carattere relativamente oggettivo, soprattutto in funzione di un possibile confronto fra i risultati, stabilendo i punteggi da assegnare ad ogni tipo di item, a seconda che le risposte date ad ogni domanda fossero state esatte, sbagliate od omesse.

Le metodologie adottabili possono essere due. La prima, consistente nell’attribuire un peso maggiore agli item che verificano abilità complesse e minore alle altre, avrebbe creato difficoltà affatto indifferenti al momento dell’analisi dei risultati, per quanto utile sul piano informativo. È stata perciò ritenuta più vantaggiosa la seconda, consistente nell’attribuzione di un punteggio univoco a seconda del tipo di item, e cioè:

• 1 punto ad ogni risposta esatta vero/falso, corrispondenza, completamento;
• 3 punti per ogni risposta esatta alle scelte multiple.

Questa scelta consente infatti una immediata lettura ed interpretazione dei risultati registrati per ciascun allievo e facili confronti tra i risultati relativi ad allievi diversi.

Per quanto concerne la valutazione delle domande a risposta aperta, alle quali si sono assegnati 2 punti, sono state individuate alcune risposte tipo cui paragonare le risposte del singolo studente.

Va chiarito infine che si tratta comunque di modalità già largamente sperimentate nella scuola media, di comprovata chiarezza ed utilità e familiari sia agli studenti che agli insegnanti.

2. Il primo questionario.

Il primo questionario redatto riguarda i primi 6 livelli del Planetario Virtuale. Intitolato sinteticamente "La Terra - la Gravità", è stato realizzato in due versioni, una delle quali, più elaborata, comprendente anche alcune domande sulla Gravitazione Universale. Tale argomento, che per essere affrontato richiede conoscenze matematiche facenti parte del programma scolastico di seconda e terza media, è infatti inserito nel Planetario Virtuale solo come approfondimento della parte inerente alla forza di gravità.

È presentata, di seguito, l’analisi dei risultati ottenuti da tale questionario, che è stato anche l’unico finora distribuito ai ragazzi.

 

1. Analisi dei risultati conseguiti.

Le classi cui è stato sottoposto il questionario, e quindi quelle cui si riferiscono i risultati qui di seguito analizzati, sono state elencate in Tabella 7. Le classi I hanno risposto al questionario più semplice, mentre le classi II e III hanno risposto al questionario comprendente anche le domande sulla Legge di Gravitazione Universale.

Al fine di ricavare il più alto numero di informazioni sulle nozioni apprese o sulle eventuali lacune residue, una volta corrette le prove ed attribuiti i relativi punteggi grezzi, si rende necessario attivare le procedure di analisi per comprendere le caratteristiche quantitative, e soprattutto qualitative delle conoscenze acquisite dagli allievi, che verosimilmente si sono manifestate attraverso lo strumento valutativo impiegato.

Scuola	Questionario A		Questionario B5
	Classe	N° alunni	Classe	N° alunni
Vivaldi	I A	27	II A	25
	I E	16	II B	21
	I F	16	III A	27
Baldan			III B	18
			III C	17

Tabella 7: Classi partecipanti alla sperimentazione alle quali sono stati somministrati i questionari.

Una prima grossolana misura delle competenze possedute dagli allievi può essere rilevata considerando la percentuale di risposte corrette, incomplete (o parzialmente corrette), errate ed omesse relative al test nel suo complesso. Si considerino allo scopo i grafici relativi alle classi I, II e III riportati in Figura 7, Figura 8, Figura 9.

Per il calcolo delle percentuali, che rappresentano la distribuzione del numero di risposte corrette, incomplete, errate e di risposte omesse, relative al questionario nel suo complesso, è stato ritenuto opportuno fermarsi all’unità come ultima cifra, considerata comunque sufficiente a dare un’indicazione sull’andamento generale delle risposte.

Figura 7: Distribuzione delle risposte nelle classi I.

Figura 8: Distribuzione delle risposte nelle classi II.

Figura 9: Distribuzione delle risposte nelle classi III.

Una caratteristica di interesse da tenere presente nell’analisi dei risultati, risiede nel fatto che essi si riferiscono alla verifica dell’apprendimento degli stessi argomenti, trattati con gli stessi strumenti, ma sono relativi a classi diverse, di scuole diverse, seguite da insegnanti diversi, e perciò con alle spalle esperienze didattiche diverse.

A questo proposito è da notare innanzitutto l’omogeneità dei risultati per le tre "classi", che porta a concludere che l’andamento complessivo dei questionari è svincolato dall’età dei ragazzi e quindi dalle loro conoscenze precedenti; anche se non risulta più vero, come si vedrà in seguito, nel caso di alcune singole risposte. La seconda cosa da notare è che tutte le classi mostrano più del 50% (e precisamente 59%, 55%, 54%) di risposte corrette, che sommate a quelle incomplete o parzialmente corrette raggiungono oltre il 75% di risposte valide. Questo è da considerare un ottimo risultato, se si tiene presente l’ambiente e la nuova modalità di lavoro e di studio in cui sono stati coinvolti i ragazzi.

Si può perciò a ragione concludere che la maggior parte dei concetti esposti in questi livelli del Planetario Virtuale è stata compresa ed assimilata dagli alunni.

Per quanto riguarda le risposte errate (e quelle omesse), le cui percentuali vanno dal 16% di I e III al 19% delle II, le cause di tali valori possono essere ricercate, ammesso che ogni alunno possedesse una preparazione adeguata, nella eccessiva difficoltà della domanda che non la rendeva quindi idonea alla classe, o nella possibile ambiguità della stessa, tale da risultare incomprensibile o fuorviante.

 

1. Media, mediana e deviazione standard.

Nonostante il campione a disposizione non sia omogeneo è comunque possibile fare una calibrazione più precisa dei risultati conseguiti nei test di profitto, per conoscere la tendenza complessiva degli apprendimenti delle classi considerate nel loro insieme.

Un primo semplice confronto tra la media aritmetica dei punteggi ed il punteggio massimo teorico dà la misura del grado di coincidenza o dell’ampiezza dello scarto tra i risultati attesi e quelli di fatto registrati: quanto più il valore assunto dalla media sarà prossimo al massimo teorico, tanto più i risultati potranno considerarsi soddisfacenti. Per le distribuzioni in oggetto si ha:

	Classi I	Classi II	Classi III
Media	16.7	53.0	52.4
Punteggio massimo teorico	23	80	80

Come si vede, la media, misura dell’andamento complessivo delle conoscenze dei gruppi esaminati, assume un valore che è circa il 73% per le classi I, il 66% per le classi II ed il 65% per le classi III del massimo teorico: è come dire che i risultati rappresentano il 73%, 66% e 65% di quelli attesi.

Questo significa che le conoscenze possedute dai tre gruppi di studenti si situano attorno ai per le classi I e per le classi II e III di quelle attese e stimate come rappresentative di una completa padronanza dell’argomento, confermando ancora una volta il buon lavoro educativo compiuto con il Planetario Virtuale.

Se il valore percentuale della media rispetto al massimo teorico conseguibile dà conto di quanto i risultati realmente raggiunti si discostano da quelli attesi, il confronto tra media e mediana può indicare se la maggior parte degli allievi ha conseguito punteggi più alti, più bassi o coincidenti con quelli medi, se cioè il maggior numero di essi si situa sopra o sotto la media complessiva del gruppo.

In tutti e tre i casi la mediana è superiore alla media. Questo significa che oltre la metà dei soggetti ha conseguito punteggi più alti della media, che risulta relativamente bassa a causa evidentemente di un ristretto gruppo di studenti che ha conseguito punteggi molto bassi.

	Classi I	Classi II	Classi III
Media	16.7	53.0	52.0
Mediana	17.0	56.0	54.4

Le misure di tendenza centrale, quali la media aritmetica e la mediana, pur dando informazioni preziose sull’andamento complessivo del fenomeno esaminato, possono indurre, se considerate da sole, in equivoci interpretativi circa le caratteristiche della distribuzione dei punteggi e quindi delle conoscenze rilevate. Infatti, una stessa media ed una stessa mediana possono appartenere a distribuzioni di dati tra loro molto differenti, a volte persino antitetiche.

Per ovviare a tale inconveniente è utile ricorrere al calcolo della deviazione standard , una misura più affidabile circa il grado di dispersione dei punteggi. Dal valore della deviazione standard è possibile fare una semplice valutazione: se è circa entro il 20% del valore della media, si può affermare di avere una situazione omogenea, con molti alunni concentrati nella fascia centrale e pochi agli estremi. Un maggiore segnala invece una situazione di squilibrio che è tanto più accentuata quanto più ci si allontana dal valore ottimale. Per quanto riguarda le distribuzioni di punteggi in esame si ha che:

	Classi I	Classi II	Classi III
Media	16.7	53.0	52.0
Deviazione standard	4.1	10.3	10.4

Il fatto che la deviazione standard rappresenti rispettivamente il 24% per le classi I ed il 19% sia per le classi II che III, significa che i risultati sono abbastanza omogenei, cioè che non vi sono forti variabilità nelle conoscenze complessive circa gli argomenti sottoposti a verifica.

 

1. La standardizzazione dei punteggi: la distribuzione pentenaria.

Una elaborazione più sofisticata dei risultati, ma senz’altro più precisa, tramite la quale la comparazione di risultati diversi può diventare affidabile, si basa sulla cosiddetta "standardizzazione dei punteggi grezzi", procedura giustificata dal fatto che gli esiti di una verifica all’interno di una classe formata da alunni non selezionati e soggetti ad un insegnamento non individualizzato avranno una distribuzione di tipo normale.

Tra i più importanti punteggi standardizzati vi è la distribuzione pentenaria, un sistema di classificazione che permette di distinguere le posizioni relative dei risultati complessivi in 5 fasce di livello ciascuna dell’ampiezza di 1:

• fascia alta, corrispondente al livello A, ovvero: pieno e completo raggiungimento degli obiettivi;
• fascia medio alta, corrispondente al livello B, ovvero: complessivo raggiungimento degli obiettivi;
• fascia media, corrispondente al livello C, ovvero: raggiungimento degli obiettivi;
• fascia medio bassa, corrispondente al livello D, ovvero: raggiungimento parziale degli obiettivi;
• fascia bassa, corrispondente al livello E, ovvero: mancato raggiungimento degli obiettivi.

Vengono perciò generalmente considerati come accettabili le prove il cui punteggio cade nelle prime tre fasce, e non accettabili quelle con i punteggi compresi nella D e nella E.

La determinazione della deviazione standard e della media aritmetica consente, come accennato in precedenza, di suddividere i risultati, in base ai punteggi grezzi ottenuti, nelle cinque fasce di livello che si ottengono secondo le seguenti modalità:

• fascia alta A: comprende i punteggi
• Fascia medio alta B: comprende i punteggi
• Fascia media C: comprende i punteggi
• Fascia medio bassa D: comprende i punteggi
• Fascia bassa E: comprende i punteggi

1. Distribuzioni pentenarie ottenute.

Con riferimento alle distribuzioni dei punteggi grezzi conseguiti, le distribuzioni pentenarie che si sono ottenute relativamente alle tre classi, sono riportate nelle Figura 10, Figura 11 e Figura 12.

Da tali grafici risulta che la maggior parte dei risultati conseguiti in tutte e tre le classi si collocano nelle fasce A, B e C, cioè tra la fascia medio-alta e quella media. Si è perciò in grado di affermare che gli obiettivi attesi sono stati sostanzialmente raggiunti, e che la maggioranza degli alunni ha dimostrato di possedere una padronanza complessiva degli argomenti e delle tematiche affrontate nel Planetario Virtuale.

Figura 10: Distribuzione pentenaria relativa alle classi I.

Figura 12: Distribuzione pentenaria relativa alle classi III.

1. Spiegazione ed analisi delle singole domande.

Si procede ora con la spiegazione e con l’analisi delle risposte dei ragazzi alle singole domande. Innanzitutto è stato controllato, il funzionamento di ogni quesito, sia in ordine al suo livello di difficoltà sia in ordine alla sua capacità di discriminazione, cioè di riconoscimento dei soggetti dal rendimento migliore, rispetto agli altri costituenti il gruppo.

La procedura adottata per il calcolo dell’indice di difficoltà d è la riduzione in percentuale della quantità di risposte esatte ottenute su tutto il campione.

La formula è:

in cui sono i soggetti che hanno risposto esattamente al quesito ed N è il numero totale dei soggetti.

Sono state quindi considerate di difficoltà media le domande che hanno ottenuto dal 25% al 75% di risposte, mentre quelle che si sono collocate al di sotto del 25% di risposte o al di sopra del 75% sono state considerate rispettivamente molto difficili e molto facili.

Per calcolare il coefficiente di discriminazione D di ogni singolo quesito costituente la prova si è proceduto nel modo seguente. I soggetti sono stati disposti in ordine crescente secondo il punteggio complessivo ottenuto alla prova stessa da ogni soggetto. Con popolazioni dell’ordine di quelle in oggetto il confronto si effettua tra i due quartili estremi, cioè con buona approssimazione tra il 25% dei punteggi migliori ed il 25% di quelli più bassi. Il controllo della capacità discriminante della domanda viene operato all’interno dei due gruppi così costituiti, verificando in quanti soggetti del gruppo superiore nei confronti di quello inferiore è presente la risposta corretta.

La formula da applicare è la seguente:

in cui:

è il numero dei soggetti del gruppo superiore che hanno risposto correttamente,

è il numero di soggetti del gruppo inferiore che hanno risposto correttamente,

n è il numero totale di soggetti costituenti i due gruppi.

Altamente discriminanti sono stati considerati i quesiti che hanno ottenuto un coefficiente di discriminazione di 0.40 o superiore, di moderata discriminazione quelli che hanno ottenuto coefficienti da 0.39 a 0.20, scarsamente discriminanti quelli da 0.19 a 0.01.

Osserva attentamente la sequenza qui sotto illustrata:

Essa dimostra che:…… la Terra ha forma sferica………………….

Sono state valutate come corrette solamente le risposte-tipo:

mentre sono state valutate come parzialmente corrette, e quindi rientrano nella categoria delle domande incomplete, le risposte-tipo:

Nel Planetario Virtuale infatti, trattando la forma della Terra, è spiegata dettagliatamente la differenza tra sferico, termine che si riferisce ad oggetti a tre dimensioni e rotondo, termine caratteristico di oggetti a due dimensioni.

L’item non ha presentato particolari difficoltà, risultando maggiormente discriminante nelle classi I che non nelle II e III.

Completa la seguente affermazione:

"Il termine per definire correttamente la forma della Terra é…ellissoidale…., infatti il raggio polare è …minore… del raggio equatoriale".

I termini rotonda e sferica sono stati valutati come imprecisi e quindi le relative risposte considerate incomplete (vedi Planetario Virtuale file L01_03S).

L’item, risultato di media difficoltà, ha però presentato un’ alta capacità discriminante, facendo cioè andare meglio coloro che nel complesso hanno mostrato di "saperne di più".

Il raggio terrestre è di circa :

Il quesito è stato inserito con lo scopo di valutare le conoscenze degli studenti circa l’ordine di grandezza del raggio terrestre. L’item è risultato facile, mostrando alte percentuali di risposte corrette.

Non si sono registrate risposte omesse e le singole risposte si sono ripartite tra le 4 opzioni nel modo seguente:

Si può quindi notare, tra coloro che hanno dato la risposta errata, la netta tendenza a sovrastimare l’ordine di grandezza del raggio terrestre piuttosto che a sottostimarlo.

Osserva attentamente i seguenti disegni. Scrivi, nell’apposito spazio, verso quale delle quattro direzioni indicate dalle frecce si dirigerebbe un oggetto lasciato cadere.

La domanda è stata realizzata sulla falsa riga dei test dei livelli 4 e 5, con lo scopo di verificare la conoscenza circa le modalità d’azione della forza di gravità.

Dalla alta percentuale di risposte corrette, come si vede qui di seguito, emerge il fatto che i ragazzi hanno compreso che nello spazio non esiste una direzione assoluta, ed il concetto di verticale.

Dai valori dell’indice di discriminazione consegue che le risposte corrette si sono ripartite omogeneamente fra tutti i componenti dei gruppi.

Giustifica le scelte che hai operato nella domanda precedente:

……."Ogni oggetto lasciato cadere si muove verso il centro della Terra per azione della forza di gravità "……

Sono state considerate corrette le risposte-tipo

Sono state valutate come parzialmente corrette le risposte-tipo:

La domanda non ha presentato particolari difficoltà ed è risultata altamente discriminante in favore di coloro che avevano ottenuto punteggi complessivi più alti.

Vero o Falso?

V		F
a	La forza di gravità viene esercitata dalla superficie della Terra			X
b	La forza di gravità è più intensa all’Equatore che ai Poli			X
c	La forza di gravità attrae i corpi verso il centro della Terra		X
d	In assenza d’aria non esiste forza di gravità			X
e	La forza di gravità è responsabile del moto dei corpi celesti		X

Tale item ripropone nella forma Vero/Falso alcuni fra i più comuni preconcetti inerenti alla forza di gravità.

Risultato di difficoltà media, si è però dimostrato altamente discriminante.

Particolarmente interessante è il caso della voce e, che è stata quella maggiormente sbagliata dagli studenti.

Si può infatti notare come sia ancora ben presente nei ragazzi il preconcetto che la forza di gravità necessiti della presenza di un mezzo, nella fattispecie l’aria, per poter agire. Immagini quali l’astronauta fluttuante all’interno o attorno lo Space Shuttle contribuiscono ad alimentare questa convinzione.

Nel Planetario Virtuale è presente una pagina che si occupa di tale argomento, che viene però letta solamente da coloro che nel test del livello 6 corrispondente sbagliano la risposta.

Probabilmente sarebbe perciò opportuno costruire un test ad hoc o comunque discutere l’argomento anche nelle pagine costituenti il percorso "corretto", in modo da invitare tutti gli utenti a riflettere sull’argomento.

La massa di un corpo dipende da :

In tale quesito è sostanzialmente richiesta la definizione di massa, concetto fisico molto importante, ma non di immediata comprensione.

L’item è risultato invece facile con alte percentuali di risposte corrette, che però sono state date dai ragazzi che hanno ottenuto punteggi complessivi più elevati, determinando un’alta discriminabilità dello stesso.

Le risposte si sono ripartite tra le varie opzioni come nel grafico seguente.

N.B. Alcuni allievi hanno segnato più di una risposta.

Il peso di un corpo dipende da (segna una o più risposte):

La domanda, riguardante il concetto di peso di un corpo, era stata ritenuta al momento della sua formulazione forse troppo difficile per la preparazione delle classi, ma invece si è rivelata di media difficoltà. L’indice di discriminazione ha assunto valori alti, dimostrando la validità dell’item.

Tutte le singole risposte si sono distribuite secondo il seguente grafico.

Come si può notare, si ha una percentuale di preferenze c alta rispetto alle a. Questo è probabilmente dovuto al fatto che comunemente si ritiene che più un corpo è grande, più esso sia pesante.

Immaginiamo di trasportare un corpo sulla Luna: come varia la sua massa? Ed il suo peso?

Anche tale domanda era stata valutata inizialmente come difficoltosa: i concetti di massa e peso e la loro differenza non sono affatto familiari. I risultati sono però stati ampiamente soddisfacenti.

La forza di gravità che un corpo esercita su di un altro, dipende da:

L’item ha avuto alte percentuali di risposte corrette ed è risultato altamente discriminante.

Come definiresti la forza di gravità?…………………………………………………...

Sono state considerate come corrette le risposte-tipo:

È stato inoltre assegnato 1 punto per ogni ulteriore precisazione (non richiesta agli alunni delle classi I), come ad esempio:

• è direttamente proporzionale al prodotto delle masse dei corpi
• è inversamente proporzionale al quadrato della distanza fra i corpi
• la distanza da considerare è quella fra i centri di massa dei corpi
• agisce lungo la retta che congiunge i baricentri dei corpi

La domanda non è affatto facile, richiedendo una riorganizzazione ed elaborazione delle conoscenze possedute, riflessione, capacità di sintesi, rigorosità dei termini.

Si è avuta una discreta percentuale di risposte corrette, date dagli studenti che hanno ottenuto punteggi complessivi più alti.

Purtroppo, molto poche sono state le risposte pienamente soddisfacenti: i ragazzi hanno infatti dimostrato in complesso una scarsa attitudine allo scrivere ed all’esprimersi in un linguaggio rigoroso, quale quello richiesto nella Scienza. Vale la pena di riportarne alcune di esse:

• E’ una forza presente in tutto l’Universo, che attrae reciprocamente tutti i corpi dotati di massa, e che aumenta di intensità con l’aumentare delle masse dei corpi soggetti a tale forza.
• La forza di gravità è quella forza esercitata dalla Terra o da qualsiasi altro corpo avente una massa, che attrae gli altri corpi verso di lui. Nel caso della Terra è la forza che attrae i corpi verso il centro della Terra e che tiene i satelliti legati ad essa.
• Due corpi si attraggono reciprocamente con una forza diretta lungo la retta che li congiunge e tale forza è direttamente proporzionale al prodotto delle loro masse.

Indica con una crocetta sulla casella corrispondente, in quale dei seguenti disegni puoi individuare l’azione della forza di gravità:

Tale quesito era stato considerato semplice, ma i risultati non hanno rispecchiato le previsioni, probabilmente, come suggerito dai ragazzi stessi, a causa dei disegni, soprattutto gli ultimi tre, che non sono stati compresi.

Questa ipotesi è confermata anche dalla scarsa capacità discriminante: l’item ha fatto sbagliare anche chi nel complesso ha mostrato una maggiore padronanza delle conoscenze oggetto di verifica, rispetto agli altri.

La forza che attrae due corpi, di massa diversa, l’uno verso l’altro è:

La domanda è relativa ad un concetto molto importante che viene trattato nel Planetario Virtuale , cioè che la forza esistente tra due corpi dotati di massa è reciproca e quindi ognuno di essi risente della stessa identica forza.

La domanda è risultata invece difficile, come si può vedere dalla bassa percentuale di risposte corrette, anche tra i più bravi, causando la scarsa discriminabilità dell’item.

Le singole risposte si sono distribuite secondo il seguente grafico.

La maggior parte delle preferenze si è concentrata quindi nell’opzione a, eventualità che poteva comunque essere prevista. Tutti sanno benissimo che un oggetto lasciato cadere è attratto verso la Terra a causa della forza di gravità che il pianeta esercita, ma non sanno che la Terra è attratta dall’oggetto con la stessa identica forza. Ciò che interviene nella spiegazione del fenomeno è la resistenza al moto dei corpi, che dipende dalla loro massa.

I concetti relativi a tale argomento sono molto importanti ed al contempo molto delicati. Dai risultati conseguiti nell’item relativo, ne consegue che essi andrebbero trattati molto più dettagliatamente ed ampiamente di quanto non lo siano già, a causa del notevole sforzo di astrazione che richiedono.

La velocità con cui due corpi si avvicinano per effetto della forza di attrazione gravitazionale è:

Il quesito non ha presentato difficoltà di risposta. Le singole risposte si sono comunque ripartite nel modo seguente:

Giustifica la risposta che hai dato alla domanda precedente:

Sono state considerate corrette le risposte-tipo:

La domanda è risultata difficile, ed abbastanza alta è stata la percentuale di coloro che non hanno dato risposta: il22% nelle classi II ed il 31% nelle classi III.

Le possibili spiegazioni per tale andamento possono essere due: gli alunni non conoscevano la risposta voluta, oppure non hanno capito cosa venisse loro chiesto.

In ogni caso, concetti quali la resistenza al moto e la legge d’inerzia rimangono ancora latitanti, nonostante nel Planetario Virtuale siano presenti dettagliate spiegazioni al riguardo.

La forza di attrazione gravitazionale che agisce tra due corpi, all’aumentare della loro massa:

L’item ha rivelato una difficoltà media ed un alto indice di discriminazione.

Le singole risposte che evidenziano la preferenza per l’opzione "non varia" rispetto a "diminuisce", si sono ripartite come segue:

La forza di attrazione gravitazionale, che agisce tra due corpi, all’aumentare della loro distanza:

Come l’item precedente, anche questo è risultato di media difficoltà ed altamente discriminante. Anche in questo caso si è evidenziata la preferenza per "non varia" rispetto ad "aumenta":

Precisa qual è la distanza da considerare:

…la distanza da considerare è quella fra i baricentri dei corpi…

L’item è risultato difficile, oltre il 50% dei ragazzi, sia di II che di III, non ha risposto al quesito e le risposte errate hanno superato il 30%.

Probabilmente la domanda non è stata formulata in modo adeguato. Sarebbe meglio sostituirla con:

Numera, nello spazio indicato dalla bilancia, le seguenti vignette in ordine crescente secondo il peso:

L’item è risultato difficile e scarsamente discriminante, facendo sbagliare anche i "più bravi".

Dall’analisi delle risposte si nota l’altissima percentuale di risposte incomplete. Nel caso in esame sono tutte parzialmente corrette: infatti tutti coloro che hanno sbagliato parte della risposta, hanno invertito i numeri delle vignette relative alla Luna ed allo Shuttle. Tale inversione è ricollegabile al preconcetto già evidenziato nella domanda 5, cioè che gli astronauti sono senza peso perché su di essi non agisce la forza di gravità. Nel Planetario Virtuale c’è però la spiegazione di tale affermazione e viene proprio confrontata la diversa intensità della forza di gravità al livello del mare, sul monte Everest e sullo Shuttle (i ragazzi sanno già che la gravità sulla Luna è 1/6 di quella terrestre).

Associa a ciascuna definizione il corrispondente termine, scrivendo al posto dei puntini la lettera corrispondente (non tutti i termini vanno utilizzati):

L’item si è rivelato di media difficoltà ed altamente discriminante, quindi efficace nella distinzione tra i ragazzi che hanno raggiunto un punteggio complessivo più elevato rispetto agli altri.

Quale delle seguenti formule esprime la legge di gravitazione universale ?

Il quesito ha avuto un’alta percentuale di risposte corrette, rivelandosi quindi facile ed incapace di discriminare le differenze di possesso delle abilità verificate. Ma è ugualmente utile per abituare gli studenti al formalismo matematico proprio delle leggi fisiche.

Le risposte errate (non si sono avute risposte omesse) si sono ripartite come nel grafico seguente.

Completa la seguente frase inserendo i termini appropriati negli spazi indicati:

"La Forza di Gravità, che si esercita tra due corpi, è …direttamente…proporzionale al …prodotto…delle masse e …inversamente…proporzionale al …quadrato…della loro distanza".

L’item richiedeva in pratica la traduzione a parole della formula presentata nella domanda n° 19.

Esso si è rivelato altamente discriminante. La causa della percentuale relativamente bassa di risposte corrette è da ricercare nel fatto che gli alunni, soprattutto quelli di II media, non hanno ancora familiarità con i concetti di direttamente ed inversamente proporzionale.

1. Osservazioni conclusive.

Dall’analisi delle singole risposte date dagli alunni è possibile ricavare alcune considerazioni riguardo ciò che essi hanno appreso e capito senza problemi e ciò che è loro risultato particolarmente difficile. Queste indicazioni si rivelano molto preziose una volta che si voglia andare ad esaminare l’efficacia d’insegnamento del Planetario Virtuale.

È possibile affermare che:

• I concetti relativi alla forma della Terra ad all’azione della forza di gravità sono risultati ben chiari e compresi. È stata anche capita la differenza tra massa e peso ed i concetti ad essi legati.
• Vi sono delle difficoltà per quanto riguarda la Legge di Gravitazione Universale, alla legge d’inerzia ed al concetto di resistenza al moto di un corpo.
• È emersa la presenza negli studenti del preconcetto riguardante la forza di gravità, e cioè che essa ha bisogno della presenza dell’aria per poter agire.
• Gli alunni hanno dimostrato difficoltà nell’esprimersi autonomamente in termini scientifici.

Considerando un aspetto più generale, che va al di là della verifica puntuale dei concetti appresi, di cui si è appena trattato, da questa prima esperienza di somministrazione dei questionari sono emersi alcuni punti che sembrano utili da sottolineare.

Innanzitutto gli studenti hanno affrontato queste prove con entusiasmo e, laddove sia stata effettuata, la correzione in classe ha suscitato discussioni ed interesse, fatti entrambi difficilmente riscontrabili nelle prove di verifica delle altre discipline.

Gli insegnanti, per parte loro, hanno trovato familiare lo strumento che viene utilizzato diffusamente nella scuola come metodo di verifica. Particolarmente apprezzato è stato il fatto che con il ricorso ai questionari gli studenti vengono motivati ad una maggiore partecipazione individuale, consentendo ai docenti stessi di verificare l’efficacia del lavoro svolto.

Un’altra importante osservazione proveniente dagli insegnanti e che scaturisce dagli esiti registrati, è che rimane fondamentale la discussione in classe successiva alla lezione con il Planetario Virtuale, ma precedente alla somministrazione dei questionari, in modo che l’insegnante abbia la possibilità di verificare l’apprendimento degli studenti, di correggere eventuali errori di comprensione, di analizzare e sintetizzare le tematiche affrontate, e di consolidare nei propri allievi i concetti importanti, prima di effettuare le valutazioni.

Infine i buoni risultati evidenziati dalle correzioni suggeriscono che il Planetario Virtuale ha trasmesso le conoscenze di base di Astronomia presenti nei primi sei livelli, senza particolari difficoltà di comprensione. Alcuni argomenti andrebbero però trattati in modo più diffuso ed approfondito, soprattutto quelli relativi alla reciprocità della forza gravitazionale ed all’azione della stessa nel vuoto. È emersa infatti la necessità della costruzione di ulteriori test incentrati su tali argomenti, in modo da riproporre il metodo suggerito da Ausubel (vedi Cap. I, par. 2.3), necessario alla rimozione dei pregiudizi emersi dai questionari.

1. Le attività pratiche.

Il Planetario Virtuale non sarebbe completo senza un database di attività pratiche di carattere astronomico, consultabili ed utilizzabili da docenti e ragazzi come supporto ed approfondimento degli argomenti trattati.

L’imparare non sarebbe più ancora una volta una semplice trasmissione di conoscenze tramite letture e lezioni, ma sarebbe focalizzato sul soggetto che deve apprendere, coinvolgendolo in attività al computer, in simulazioni, in esperimenti, nella costruzione e nell’utilizzo di semplici strumenti astronomici.

 

1. La necessità di attività pratiche nella didattica.

Durante la fase di sperimentazione nella scuola A. Vivaldi, osservando il lavoro dei ragazzi, si è avuta la possibilità di verificare le loro modalità di apprendimento e di capire quali fossero gli argomenti trattati nel Planetario Virtuale più facilmente assimilati e quelli invece più difficoltosi da comprendere.

In questi ultimi casi, l’intervento mio e dell’insegnante è stato quello di cercare di riprendere i concetti e di riproporli ai ragazzi in modo diverso tramite alcune spiegazioni aggiuntive, fornendo esempi per facilitare la comprensione.

In particolare, tra gli argomenti affrontati nel corso del periodo di sperimentazione, i punti di maggior difficoltà si sono rivelati quelli relativi ai fenomeni periodici, per i quali spesso anche le spiegazioni aggiuntive fornite ai ragazzi e gli esempi proposti risultavano insufficienti. I ragazzi infatti, hanno mostrato notevoli difficoltà a visualizzare od a rappresentarsi il moto del Sole, della Luna e delle stelle nel cielo, a collegare poi il moto della Terra al moto apparente del Sole, alle ombre nelle varie ore del giorno o nei vari periodi dell’anno.

Il fatto di essersi scontrati con questi limiti, sia dello strumento Planetario Virtuale, che dei modi di integrare le nozioni utilizzati dall’insegnante, ha fatto nascere l’esigenza di qualcosa di nuovo, utile a superare gli ostacoli incontrati.

Una possibile soluzione è stata individuata nell’affiancare all’utilizzo del Planetario Virtuale delle attività pratiche, ovvero dei veri e propri semplici esperimenti. D’altra parte, questo era anche uno degli obiettivi della sperimentazione stessa, cioè quello di scoprire eventuali punti di debolezza dello strumento e di individuare le modalità per superarli.

Emersa l’esigenza di identificare degli esperimenti che fossero utili ai ragazzi nella comprensione degli argomenti in cui avevano riscontrato le maggiori difficoltà, il ruolo che mi sono assunta è stato quello di effettuare delle ricerche sia bibliografiche che tramite navigazione in Internet, per reperire spunti e materiali per un futuro lavoro in questo campo. Gli esiti della ricerca hanno fornito materiale riguardante attività pratiche ed esempi di esperimenti eseguibili tramite computer in cui è possibile intervenire cambiando i parametri in gioco.

A conforto della precedente riflessione circa l’utilità di queste attività pratiche, appare diffusa nella letteratura reperibile sia nelle biblioteche che in Rete, la convinzione della necessità del loro utilizzo come supporto all’insegnamento.

 

2. L’importanza e gli obiettivi delle attività pratiche.

Vi sono diverse argomentazioni che sostengono l’opportunità di affiancare al Planetario Virtuale alcune attività pratiche utili all’apprendimento.

Innanzitutto esse, come del resto è già uno degli scopi principali del Planetario Virtuale, possono introdurre al "metodo scientifico", che consiste nell’iniziare gli allievi all’osservazione diretta dei fenomeni naturali che avvengono intorno ad essi e nello stimolarli a porsi domande e a darsi delle risposte, magari mediante facili "modelli", meglio se autocostruiti, con lo scopo di aiutarli nella comprensione delle leggi che regolano i fenomeni osservati.

Il cielo ed i suoi fenomeni risultano inoltre un laboratorio particolarmente adatto a questo scopo: dovrebbe quindi essere naturale per un insegnante incoraggiare i propri allievi all'osservazione, al successivo tentativo di interpretazione del fenomeno, alla discussione delle ipotesi, giungendo infine, con un percorso personale dello studente, ad una risposta che tuttavia è e dev'essere ancora suscettibile di verifiche e perfezionamenti. Come si vede, questo non è altro che l'eterno processo con cui procede l'intera Scienza e che costituisce anche il miglior metodo di apprendimento critico secondo le moderne vedute psicopedagogiche.

Anche il Decreto Ministeriale del 9 febbraio 1979 per la Scuola Media Inferiore, impone l’inserimento di pratiche sperimentali nei programmi di Scienze Matematiche, Chimiche, Naturali, e Fisiche. Gli obiettivi specifici che propone di conseguire possono essere riassunti nel seguente elenco:

• Esaminare situazioni, fatti e fenomeni;
• Registrare, ordinare e correlare dati;
• Verificare se vi è corrispondenza tra ipotesi formulate e risultati sperimentali;
• Inquadrare in un medesimo schema logico questioni diverse;
• Comprendere la terminologia scientifica corrente ed esprimersi in modo chiaro, rigoroso, sintetico;
• Considerare criticamente affermazioni ed informazioni per arrivare a considerazioni fondate ed a decisioni consapevoli.

In particolare quindi lo studente può imparare a conoscere le strutture ed i meccanismi di funzionamento della natura, considerata nelle sue dimensioni spaziali e temporali; a scoprire l’importanza di formulare ipotesi, non solo per spiegare fatti e fenomeni, ma anche per organizzare correttamente l’attività, conseguire capacità che permettano successivamente un approfondimento autonomo di conoscenza scientifica ed un controllo nell’attendibilità delle fonti di informazione, acquisire la consapevolezza della continua evoluzione delle problematiche e delle conoscenze scientifiche.

1. I pericoli delle attività pratiche.

Le attività pratiche a sé stanti d’altra parte non sono sufficienti per un effettivo apprendimento, poiché possono nascondere alcuni pericoli che le renderebbero inefficaci al conseguimento degli obiettivi che ci si era proposti di raggiungere.

Il pericolo senz’altro maggiore nel quale si può incorrere è quello della deconcettualizzazione della Scienza. Infatti l’utilizzo di attività pratiche come una serie di operazioni da compiere materialmente e delle quali osservare poi i risultati può portare, estremizzandone le conseguenze, alla sostituzione in toto di concetti astratti con oggetti concreti, trascurando completamente le spiegazioni teoriche ed i complessi rapporti tra teoria e dati sperimentali. Si corre perciò il rischio di ridurre la Scienza alla semplice descrizione dell’uso e dei risultati di una tecnologia dalla logica misteriosa, dimenticando totalmente il metodo scientifico. Se l’obiettivo principale è invece l’introduzione al metodo scientifico, questo risultato può essere raggiunto solamente con la trasmissione di "teorie" o "modelli" utilizzabili per spiegare i "fenomeni", cioè le osservazioni effettuabili.

Non bisogna infatti dimenticare che la Scienza, nello specifico le Scienze Fisiche, procede su un doppio livello: il livello concreto, che è costituito dai fenomeni e dagli esperimenti, e quello astratto, rappresentato dalle teorie elaborate per descriverli e prevederli; entrambi indispensabili e di pari dignità per una corretta applicazione del metodo scientifico. È pertanto evidente come sia necessaria la trasmissione a chi deve apprendere di entrambi questi livelli.

Una possibile soluzione, che è stata anche adottata nel Planetario Virtuale, per superare il pericolo appena descritto, consiste nel far precedere perciò all’attività pratica una spiegazione che inquadri il fenomeno, e nel farla seguire da una profonda riflessione e concettualizzazione tramite teorie o modelli astratti. A questa fase consegue l’apprendimento concettuale, applicabile successivamente in altre esperienze di tale tipo.

Un altro pericolo nel quale si può facilmente incorrere è quello di credere che si possano raggiungere dei buoni risultati semplicemente sviluppando un certo numero di attività standardizzate nella classe. Al contrario, esse devono essere ragionate, formulate, ed infine proposte sulla base della cosiddetta "ecology of science education", termine anglosassone che riassume tutto ciò che riguarda la situazione degli insegnanti, l’ambiente della classe, lo sviluppo cognitivo degli studenti, il materiale disponibile. È evidente infatti che risulta fondamentale conoscere il livello di preparazione degli allievi per sapere cosa potrà essere fatto e cosa no, bisogna definire il livello del formalismo matematico da usare ed infine sapere quali strumenti e spazi sono a disposizione della scuola.

Un ulteriore trabocchetto dal quale guardarsi è quello di Hands-On formulate in stile "ricettario di cucina", nelle quali cioè gli studenti siano pilotati, ingrediente dopo ingrediente, verso il risultato finale corretto. È invece essenziale che essi mantengano sempre il senso della novità e dell’esplorazione, che siano stimolati a "fare", ad "intervenire" autonomamente sull’ambiente in cui operano. Solo così le attività potranno dimostrare la loro validità ai fini dell’apprendimento, sollecitando la creatività, la capacità di ragionamento e di interpretazione, la sperimentazione, la voglia di approfondimenti e di conoscenza.

Vi sono perciò alcune cose da tenere bene a mente una volta che si decide di avvalersi delle attività pratiche:

1. Le attività devono completare e migliorare i programmi di insegnamento, integrandosi il più possibile con il curriculum didattico.
2. L’utilizzo delle attività richiede tempo e preparazione: l’intento è quello di insegnare la Scienza in modo efficace ed accattivante.
3. Le attività devono essere pensate in base all’età ed alla preparazione degli studenti: quasi tutti gli studenti delle scuole elementari e medie capiscono ciò che sperimentano con i loro sensi, ma non rappresentazioni troppo astratte della realtà.
4. È necessario lasciare tempo e spazi agli studenti stessi, per favorire il manifestarsi della loro curiosità ed inventiva.

1. I progetti americani.

Accurati studi effettuati nelle Scuole Inferiori e Superiori degli Stati Uniti sul coinvolgimento durante le lezioni dimostrano che meno dell’1% delle spiegazioni orali suscitano una risposta adeguata da parte degli studenti, sebbene esse occupino almeno il 70% del tempo trascorso in classe.(C. Pennypacker, 1995).

In tale contesto ha preso sempre più piede nel curriculum delle scuole americane l’utilizzo di attività pratiche, o Hands-On, sperimentali: esse si sono subitaneamente tradotte in un maggiore coinvolgimento e conseguente apprendimento da parte degli studenti, dimostrandone l’efficacia didattica. In particolare, per i corsi di Astronomia sono perciò stati sviluppati in passato e stanno tuttora fiorendo numerosi progetti. Essi includono attività come:

• Costruzione ed utilizzo di telescopi e binocoli.
• Misure fotografiche.
• Costruzione ed utilizzo di spettroscopi.
• Osservazione dei brillamenti solari e del moto e della rotazione del Sole.
• Costruzione di sfere celesti ed astrolabi.
• Misura della temperatura solare.
• Misura di angoli e di posizioni dei pianeti del Sistema Solare e di altri oggetti celesti (per esempio, le lune di Giove).
• Studio dei pianeti da fotografie.
• Misurazioni di stelle variabili e quasar.
• Scoperta e misurazioni di Supernovae.

I progetti STAR (Center for Astrophysics/NSF) e GEMS (Lawrence Hall of Science) consentono agli studenti di lavorare con numerosi strumenti utili a capire il funzionamento del cosmo ed i concetti fondamentali di Matematica e Scienze.

Il progetto GEMS comprende attività stimolanti basate sui satelliti di Giove: gli studenti, misurando la posizione di uno di essi tramite alcune diapositive, ne stimano il periodo orbitale, discutono l’andamento dei dati (come il periodo o la dimensione dell’orbita), formulano delle ipotesi a spiegazione dei fatti. Successivamente i ragazzi vengono impegnati in attività di osservazione notturna con lo scopo di confrontare le loro ipotesi con la realtà.

Un’attività del progetto STAR consiste invece nel misurare l’altezza dei crateri lunari: lavorando con fotografie della superficie della Luna e conoscendo la posizione relativa di Sole, Terra, Luna, misurano la lunghezza delle ombre. Utilizzando quindi la similitudine riescono a ricavarne l’altezza.

Poiché gli insegnanti devono necessariamente avere confidenza con il materiale e la strumentazione da utilizzare vi sono anche dei progetti (es. AASTRA), che consentono loro di impratichirsi con le attività da proporre in classe.

Indici del successo di tali innovazioni nei curriculum scolastici sono stati:

• Il maggiore coinvolgimento ed impegno degli studenti nello studio.
• La tendenza ad intraprendere carriere nella ricerca scientifica e tecnologica.
• La visione dell’importanza della Matematica e delle Scienze nella realtà.
• L’apprendimento di importanti capacità di calcolo.

1. Un "laboratorio" di astronomia.

Le attività pratiche proposte in seguito vogliono essere alcuni esempi da poter realizzare in classe o a casa come naturale completamento del corso multimediale di Astronomia: sono infatti incentrate sugli argomenti trattati nel Planetario Virtuale stesso.

 

1. Un database di attività pratiche.

Come conseguenza delle riflessioni esposte nei paragrafi precedenti, il progetto cui si sta dedicando attualmente il gruppo di lavoro del Planetario Virtuale è l’arricchimento del sito con un database di attività pratiche da poter eseguire in classe ed o a casa e con nuovi esperimenti interattivi, realizzati tramite un "laboratorio" Java e VRML.

Sia le attività pratiche che gli esperimenti interattivi potranno essere realizzate ed utilizzati prima o dopo la visione delle corrispondenti pagine del Planetario Virtuale. Nei due casi gli intenti e gli obiettivi saranno diversi:

• Se precedenti alla trattazione tramite il Planetario Virtuale possono essere utili come anticipazione delle problematiche da affrontare, favorendo il sorgere di domande, questioni, motivi di riflessione ed anche curiosità verso la spiegazione del fenomeno indagato;
• Se successive, possono essere utili come approfondimento, consolidamento e soprattutto applicazione dei concetti imparati in precedenza.

1. Premessa.

Comunemente si pensa che senza una adeguata strumentazione non si possa fare Astronomia. Non c'è nulla di più errato, se si pensa che fino a meno di quattro secoli fa tutte le osservazioni venivano fatte a occhio nudo e che gran parte di quelle riguardanti l'Astronomia di posizione furono eseguite senza ausilio ottico fino a poco più di 300 anni fa.

Qualcuno può pensare, per esempio, che è solo dopo l'invenzione del cannocchiale che si poté dimostrare l’erroneità del Sistema Tolemaico e la veridicità di quello Eliocentrico. Questo è un luogo comune, peraltro molto diffuso, che va smentito. Più che le osservazioni galileiane, a provocare il vero impulso per la riforma finale dell'Astronomia furono le precisissime osservazioni condotte da Tycho Brahe circa trent'anni prima che Galilei rivolgesse il suo cannocchiale al cielo.

Queste osservazioni nelle mani di Keplero portarono alla scoperta delle leggi empiriche che poi permisero a Newton di trovare la legge di gravitazione universale, elaborando una completa teoria fisico-astronomica che poteva definitivamente scalzare quella aristotelico-tolemaica.

D'altra parte, senza telescopio gli antichi avevano scoperto la forma sferica della Terra e calcolato esattamente le sue dimensioni, misurato le dimensioni e la distanza della Luna, stabilito, almeno approssimativamente, grandezza e distanza del Sole, proposto una teoria planetaria eliocentrica, che anticipava di diciannove secoli Copernico, stabilito il rapporto fra le dimensioni delle orbite planetarie, scoperto la precessione degli equinozi. Le prove del moto della Terra, attraverso il telescopio, vennero infatti solo nel Settecento e nel secolo scorso con la scoperta dell'aberrazione della luce e con le prime misure di parallassi stellari.

Come già suggerito nel Planetario Virtuale, l’ideale sarebbe quindi che le classi effettuassero nel corso dell’anno delle osservazioni continuate del cielo, da programmare, confrontare e discutere fra studenti, con i docenti e perché no, con gli astronomi stessi. Ancora meglio sarebbe che gli insegnanti avessero la possibilità di frequentare dei corsi di aggiornamento per acquisire le pratiche fondamentali dell’osservazione della natura e soprattutto del cielo.

1. Proposte di attività.

Si propongono ora alcune delle prime attività pratiche pensate appositamente per l’approfondimento di alcuni argomenti trattati nel Planetario Virtuale.

• Attività inerenti alla forma della Terra.
• Determinazione della circonferenza della Terra con il metodo di Eratostene.

• Il moto del Sole e della Luna e della Terra lungo la sua orbita.
• Costruzione di una meridiana ed osservazioni delle ombre.

• Osservazione sistematica delle fasi lunari.

• La diversa durata del dì e della notte.

• Simulazioni delle fasi lunari e delle eclissi.

• Costruzione di strumenti per le osservazioni e le misurazioni astronomiche.

• Il Sistema Solare
• Modellino in scala del Sistema Solare

1. La durata del dì e della notte

L’Italia non si trova all’equatore, dove per tutto l’anno il dì e la notte hanno la stessa durata, ma si trova ad una latitudine compresa all’incirca tra il 36° ed il 47° parallelo Nord. Per questo motivo la durata del dì e della notte variano durante l’anno.

L’esperienza che viene qui proposta consente di misurare questa variazione ed intende offrire alcuni spunti di riflessione e di ragionamento per arrivare a comprendere il fenomeno nella sua generalità, legandolo al moto della Terra lungo la sua orbita, al variare delle stagioni, agli equinozi ed ai solstizi.

Il materiale occorrente è molto semplice. Sono infatti necessari:

• Alcune strisce di carta nera e gialla larghe 1 cm.
• Un foglio di carta millimetrata.

Bisogna determinare l’ora esatta di levata e di tramonto del Sole. A tale scopo è sufficiente comprare un quotidiano, oppure ascoltare alla radio o seguire alla televisione le previsioni meteorologiche.

I dati raccolti giornalmente vanno riportati in una tabella incollando sul foglio di carta millimetrata le strisce di carta nera che rappresentano le ore di buio e quelle di carta gialla, che individuano le ore di luce. Ogni mese si costruisce un grafico come quello rappresentato in Figura 13.

Grazie a quest’attività, che rende conto l’effettiva variabilità della durata del dì e della notte durante l’anno, è possibile comprendere il cambiamento delle stagioni e legarlo all’inclinazione dell’asse terrestre ed al moto della Terra lungo l’eclittica.

Se il fenomeno è stato compreso pienamente è possibile applicare i concetti appresi in altre situazioni, come quelle descritte nelle domande proposte di seguito.

Si provi ora a rispondere a queste domande:

1. In quale mese è stata registrata la massima durata dell’insolazione?
2. Vi è stato qualche giorno in cui il dì e la notte hanno avuto la stessa durata?
3. Se tu vedessi un grafico simile a quello che hai costruito, senza sapere a quale mese si riferisce, sapresti individuare in quale stagione sono stati raccolti i dati? Giustifica la tua risposta.
4. Quali potrebbero essere le differenze tra un grafico relativo a gennaio registrato in Italia ed uno relativo allo stesso mese in Australia? Giustifica la tua risposta.
5. Sai costruire un grafico relativo ad una ipotetica località posta oltre il circolo polare artico nel mese di dicembre?

In tale attività è applicato lo schema di concettualizzazione descritto in precedenza (vedi paragrafo 1.3) e presente nel Planetario Virtuale. Vi è l’osservazione di un fenomeno e la realizzazione di un’attività ad esso collegata, la spiegazione e la riflessione successiva. Una volta avvenuta la concettualizzazione, la nuova conoscenza acquisita viene applicata a nuove situazioni.

In questa tesi sono stati analizzati la struttura esistente del Planetario Virtuale, la sperimentazione relativa al suo utilizzo pratico e la verifica dell’apprendimento da parte dei ragazzi coinvolti in tale sperimentazione. Si è inoltre affrontato il progetto di attività pratiche a supporto e sostegno del Planetario Virtuale stesso.

A conclusione del lavoro svolto possono essere proposte alcune osservazioni:

• Il Planetario Virtuale si è dimostrato un valido ed efficace mezzo didattico.

• Anche i docenti hanno confermato le impressioni positive dei loro studenti ed hanno subitaneamente superato le difficoltà iniziali, dovute alla preoccupazione di perdita di "potere didattico" all’interno della classe: spesso gli studenti sono capaci di utilizzare le nuove tecnologie meglio dei loro professori, o comunque sono più rapidi nell’apprenderne il funzionamento.

• I docenti hanno mantenuto sempre il proprio compito di coordinamento e promozione del lavoro didattico, solo che, invece di esercitare la loro funzione "dall’alto" in una trasmissione verticale delle conoscenze, lo hanno fatto "dall’interno", in una situazione in cui la comunicazione è stata circolare.

In conclusione si può affermare che la sperimentazione ha avuto esiti complessivamente positivi, opinione condivisa da docenti e studenti.

Bisogna comunque osservare che per forza di cose la sperimentazione è stata limitata nel tempo (un solo quadrimestre) e nel numero di soggetti coinvolti (12 classi).

È quindi da sottolineare che sarà sicuramente necessaria una sperimentazione maggiormente prolungata nel tempo su un bacino di utenza più ampio per ottenere una verifica più attendibile della reale utilità didattica (sia dal punto di vista dell’insegnamento dell’Astronomia sia della navigazione in Rete) del Planetario Virtuale.

Giova a questo punto affermare la necessità che il Planetario Virtuale continui ad evolversi, per non ricadere nelle limitazioni dei mezzi di trasmissione delle conoscenze tradizionali, in primis la staticità. Questa esigenza è rimarcata ancor più dal fatto che sia la materia della quale il Planetario Virtuale si occupa, cioè l’Astronomia, che il supporto sul quale è costruito cioè la Rete, sono in continua evoluzione. È perciò necessario che per mantenere le sue caratteristiche il Planetario Virtuale si sviluppi e si evolva con lo svilupparsi e l’evolversi delle scoperte scientifiche e tecnologiche.

A conferma dell’attenzione del gruppo di lavoro verso questo aspetto del Planetario Virtuale si può già osservare che alcune estensioni sono già state programmate, come ad esempio:

• L’arricchimento e la rielaborazione della parte interattiva con nuovi esperimenti ed osservazioni virtuali tramite un "laboratorio" Java e VRML.
• L’ampliamento della parte divulgativa con la spiegazione ed il commento delle notizie di carattere astronomico diffuse dai media.
• La costruzione di un database di attività pratiche da poter svolgere in classe o a casa autonomamente.

Fisica generale.

• Gli oggetti si fermano se non c’è una forza costante che li tiene in moto
• Le distanze tra gli oggetti sono dello stesso ordine degli oggetti stessi.

• La forza di gravità è dovuta alla pressione dell’atmosfera sugli oggetti
• La gravità non esisterebbe in assenza d’aria perché richiede un mezzo materiale attraverso il quale agire.
• La gravità agisce dall’alto verso il basso.
• La gravità aumenta con l’altezza.
• La gravità è diretta verso il suolo.
• La gravità agisce in modo selettivo, cioè in modo diverso sui vari oggetti, e su alcuni non agisce affatto.
• Nello spazio esistono direzioni assolute ( alto-basso, destra-sinistra).
• La Terra è piatta.
• Se la Terra fosse sferica, gli abitanti dell’altro emisfero dovrebbero "cadere giù".
• La Terra è sferica, ma noi la vediamo piatta perché viviamo in una zona piatta della sua superficie ( o sul lato piatto di un suo emisfero).
• La Terra è appoggiata sopra qualcosa.

• L’alternarsi del dì e della notte è dovuto al fatto che il Sole ruota intorno alla Terra.
• Il dì e la notte sono dovuti al fatto che la Terra si muove entro l’ombra del Sole.
• Il dì e la notte sono dovuti al fatto che le nubi bloccano la luce del Sole durante alcune ore.
• L’alternarsi del dì e della notte è causato dalla rivoluzione della Terra intorno al Sole.
• Di notte il Sole "va via".
• La rotazione e la rivoluzione terrestre sono due moti incompatibili tra loro.
• A mezzogiorno il Sole è allo zenith.
• L’alternarsi delle stagioni è dovuto al variare della distanza tra la Terra e il Sole: durante l’inverno la Terra è più distante, durante l’estate è più vicina.
• La Luna non ruota su se stessa, infatti rivolge verso la Terra sempre la stessa faccia.
• Le fasi lunari sono provocate dall’ombra della Terra sulla Luna.
• Le eclissi di Luna sono un tipo particolare di fasi lunari.
• Da diversi luoghi della Terra si vedono fasi lunari diverse nello stesso istante.
• La Luna ruota intorno alla Terra in un giorno.
• La Luna emette luce propria come il Sole.
• La Terra è più grande del Sole.
• Il Sole sorge ogni giorno esattamente ad Est e tramonta esattamente ad Ovest.

• I pianeti non sono visibili ad occhio nudo.
• I pianeti appaiono ogni notte in cielo nella stessa posizione.
• Il Sole non è l’unica stella del Sistema Solare.
• Le distanze tra i pianeti sono confrontabili con le dimensioni dei pianeti stessi.
• Il Sole non è una stella.
• Il Sole è una stella particolare.
• Il Sole è eterno, non si "consumerà" mai.
• Le stelle cadenti sono stelle che si staccano dal cielo e cadono.
• Il Sole è molto più denso dei pianeti.

• La luce non si propaga sotto forma di particelle

• Le stelle hanno le punte, perché è così che appaiono al telescopio.
• Le stelle fanno parte del Sistema Solare.
• Le stelle sono rotonde.
• Tutte le stelle hanno le stesse dimensioni.
• Tutte le stelle sono bianche.
• La Stella Polare è la più brillante del cielo.
• Le costellazioni sono raggruppamenti di stelle associate tra loro.
• Se al posto del Sole ci fosse un buco nero, la Terra verrebbe inghiottita immediatamente da esso.
• I buchi neri hanno un colore nero e non possono quindi essere rivelati in nessun modo.

• Lo spazio è vuoto.
• Nello spazio non c’è alcuna forza gravitazionale.
• La nostra è l’unica galassia dell’Universo.
• La nostra galassia si trova al centro dell’Universo.
• L’Universo è statico e immutabile.
• L’Universo contiene solo il nostro Sistema Solare.

• È possibile costruire navi spaziali che viaggino più velocemente della luce.
• È possibile viaggiare nel tempo.
• L’astrologia è in grado di predire il futuro.
• L’astrologia è una scienza, con basi fisiche.
• Gli extraterrestri hanno visitato la Terra.

1. Osserva attentamente la sequenza qui sotto illustrata:

Essa dimostra che:……………………………………………………………………

2) Completa la seguente affermazione:

3) Il raggio terrestre è di circa :

4) Osserva attentamente i seguenti disegni. Scrivi, nell’apposito spazio, verso quale delle quattro direzioni indicate dalle frecce si dirigerebbe un oggetto lasciato cadere.

4a) Giustifica la tua risposta:………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………

5) Vero o Falso?

V	F
a		La forza di gravità viene esercitata dalla superficie della Terra
b		La forza di gravità è più intensa all’Equatore che ai Poli
c		La forza di gravità attrae i corpi verso il centro della Terra
d		In assenza d’aria non esiste forza di gravità
e		La forza di gravità è responsabile del moto dei corpi celesti

6) La massa di un corpo dipende da :

7) Il peso di un corpo dipende da (segna una o più risposte):

9) La forza di gravità che un corpo esercita su di un altro, dipende da:

10) Come definiresti la forza di gravità?………………………………………………

12) La forza che attrae due corpi, di massa diversa, l’uno verso l’altro è:

13a) Giustifica la tua risposta:…………………………………………………………

15a) Precisa qual è la distanza da considerare:………………………………………

17) Associa a ciascuna definizione il corrispondente termine, scrivendo al posto dei puntini la lettera corrispondente (non tutti i termini vanno utilizzati):

18) Quale delle seguenti formule esprime la legge di gravitazione universale ?

19) Completa la seguente frase inserendo i termini appropriati negli spazi indicati:

Se 2 risposte esatte e 2 risposte errate : punti 0.

(**) 2 punti se la risposta è :

• " E’ la forza che attrae i corpi verso il centro della Terra".

• " E’ una forza che agisce tra i ( due o più) corpi dotati di massa".

+ 4 punti (1 per ogni precisazione) se indica inoltre :

• è direttamente proporzionale al prodotto delle masse;
• è inversamente proporzionale al quadrato della distanza;
• la distanza da considerare è quella fra i centri di massa (baricentri);
• agisce lungo la retta che congiunge i baricentri.

1. Indica sulla sfera qui riprodotta, che rappresenta la Terra, i nomi dei punti e delle linee segnate e con una freccia il verso della rotazione terrestre.



2. Le conseguenze del moto di rotazione terrestre sono (scegli una o più risposte):

	l’alternarsi delle stagioni
	il moto delle stelle
	l’inclinazione dell’asse terrestre
	l’alternarsi del dì e della notte

 

3. Completa il disegno indicando:

1. La posizione del Sole nella situazione illustrata (colora il relativo cerchietto)
2. Il verso del percorso del Sole nell’arco della giornata
3. I punti cardinali
4. Qual è l’ora (solare) più probabile?………………..

1. Vero o falso?

		V	F
a	All’equatore la durata del dì e della notte è uguale in ogni giorno dell’anno.
b	L’alternarsi del dì e della notte è dovuto al fatto che il Sole ruota attorno alla Terra.
c	All’equatore a mezzogiorno il Sole è sempre allo zenith.
d	L’alternarsi delle stagioni è dovuto al variare della distanza tra la Terra e il Sole: durante l’inverno la Terra è più distante, durante l’estate è più vicina.
e	In tutti i luoghi situati entro lo stesso fuso orario la stagione nel medesimo istante è la stessa.

2. Osserva attentamente la sequenza proposta: essa mostra l’ombra proiettata da un campanile di un paese dell’Italia settentrionale in quattro momenti diversi di una giornata di Sole. Numera i disegni in ordine crescente dall’alba al tramonto.

 

3. L’asse terrestre è inclinato rispetto alla linea che unisce Terra e Sole. Perciò:

	All’Equatore c’è sempre luce e ai Poli sempre buio
	Gli unici punti della Terra in cui i raggi solari arrivano perpendicolari si trovano nel nostro emisfero
	La durata del dì e della notte dipende dalla nostra posizione sulla Terra.
	Il periodo di luce e di buio ha la stessa durata in ogni punto della Terra.

 

 

 

 

4. Associa ad ogni posizione della Terra, nello spazio indicato, la lettera corrispondente ad ogni equinozio o ad ogni solstizio.



A	Equinozio di primavera
B	Equinozio d’autunno
C	Solstizio d’estate
D	Solstizio d’inverno

 

5. Osserva il disegno: rappresenta l’arco descritto dal Sole in tre diversi giorni dell’anno. Associa ad ogni arco una delle date indicate a fianco.



A	15 marzo
B	15 giugno
C	15 dicembre

 

6. La latitudine è la distanza di un punto della terra:

	dal meridiano fondamentale
	dall’equatore
	da qualsiasi parallelo
	da qualsiasi meridiano

 

7. La longitudine è la distanza di un punto della terra :

	dal meridiano fondamentale
	dall’equatore
	da qualsiasi parallelo
	da qualsiasi meridiano

 

 

 

 

 

8. L’alternarsi delle stagioni è conseguenza:

	dell’inclinazione dell’asse terrestre
	del moto di rivoluzione della Terra
	del moto di rotazione della Terra
	del moto di rivoluzione della Terra e dell’inclinazione dell’asse terrestre

 

9. Il moto "stagionale" delle costellazioni è dovuto al fatto che:

	la Terra ruota su se stessa
	la Terra ruota attorno al Sole
	le stelle ruotano attorno alla Terra
	le stelle ruotano attorno al Sole

 

10. Questa fotografia di un cielo stellato (il centro è vicino alla stella Polare) è stata ottenuta con una lunga posa.



Secondo te a cosa sono dovute le scie luminose concentriche della foto?

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

 

 

 

 

 

 

 

11. Associa a ciascuna definizione il termine corrispondente, scrivendo al posto dei puntini la lettera corrispondente (non tutti i termini vanno utilizzati).

1. La Luna è:

7) La distanza della Luna dalla Terra è circa :

8) Le dimensioni della Luna sono:

10) Le fasi lunari dipendono:

11) Vero o falso ?

V	F
a		La Luna ruota attorno alla Terra in 27 giorni circa
b		Le eclissi di Sole sono visibili solo nelle zone della Terra che vengono a trovarsi nel cono d’ombra della Luna.
c		Il moto della Luna in cielo avviene sempre da Ovest verso Est
d		Le eclissi di Luna sono visibili da tutti i punti della Terra
e		La dimensione apparente di un corpo sulla sfera celeste dipende sia dalle sue dimensioni reali che dalla sua distanza dalla Terra

12. Individua e correggi l’errore presente in ciascuna delle seguenti frasi:

1. Le eclissi si ripetono con le stesse modalità ogni anno
2. l’orbita della Luna e quella terrestre giacciono sullo stesso piano, perciò la Luna ogni mese non si presenta nella stessa posizione in cielo
3. Il Sole e la Luna hanno la stessa dimensione apparente, perché la Luna, pur essendo più piccola del Sole è molto più lontana dalla Terra e quindi ci appare grande come il Sole.
4. Un’eclisse totale di Sole avviene solo quando la Luna è ad un nodo nei pressi dell’apogeo, per cui la sua ombra può sfiorare la Terra.

13) Osserva il disegno qui sotto, rappresentante il fenomeno delle maree.

1. Qual è la causa di tale fenomeno?……………….…………………………………

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2. Quante volte in un giorno si verifica l’alta marea? (bassa?)………………………

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14) Le eclissi di Luna si verificano:

16) Le maree sono causate da:

17) La Luna rivolge alla Terra sempre la stessa faccia perché: