Basi cognitive e pratica dell'apprendimento e dell'insegnamento della fisica

L'insegnamento (universitario e liceale) della fisica e delle discipline tecnico/scientifiche in generale è solo in minima parte basato su un approccio scientifico. A grandi linee l'insegnamento segue un approccio storico, anche se in realtà lo sviluppo della fisica è stato molto contorto e sofferto, e, anzi, non si entra quasi mai nel dettaglio della storia vera e propria della fisica se non in prospettiva (ovvero in corsi della magistrale).

L'esperienza conferma che l'apprendimento della fisica è difficile, più di quello della matematica in quanto la fisica non è una disciplina "deduttiva", anche se viene spesso presentata, almeno al liceo, come se fosse una branca della matematica. D'altra parte studi anche recenti mostrano che tutti gli animali possiedono una conoscenza innata di come il "mondo" si deve comportare, conoscenza che ricorda molto la fisica aristotelica e che ha come origine evolutiva la necessità di distinguere tra esseri viventi e oggetti inanimati: tutto quello che si comporta come oggetto (cade verso il basso, segue traiettorie semplici, si ferma se non viene spinto) è inanimato, il resto è animato e potenzialmente pericoloso (o può essere mangiato). A questo si aggiunge l'"embodyment" delle esperienze connesse alla fisica: le forze come sforzo muscolare, il lavoro come azione faticosa, il senso spaziale dato dalla gravità, e così via.

L'insegnamento della fisica comporta quindi non solo l'apprendimento delle "regole del gioco" che assomigliano alla rappresentazione della realtà intuitiva ma che differiscono da questa in molti aspetti ma anche l'utilizzo di tecniche miste deduttive e pratiche, e, sopratutto, implica la contestualizzazione delle euristiche che vengono utilizzate nell'esperienza giornaliera. Non possiamo certo pretendere che un fisico non usi il modulo di "fisica intuitiva" nella vita di tutti i giorni, ma allo stesso tempo deve auto-educarsi a costringersi a utilizzare un approccio razionale invece che intuitivo nei casi appropriati. Senza dimenticare che l'obiettivo è quello di formare delle persone capaci di "riconoscere" la fisica anche al di fuori del contesto scolastico.

Questa richiesta va a toccare il funzionamento di base del nostro cervello. Come sottolineato tra i tanti anche da Kahneman, possiamo approssimare il nostro comportamento cognitivo come dato da due moduli o livelli: il sistema 1, automatico, al di fuori del nostro controllo razionale, analogico e veloce, e il sistema 2, razionale, sotto controllo della coscienza, lento, faticoso e pigro. L'azione di questi due sistemi è evidente quando si formula un problema di fisica usando il linguaggio di tutti i giorni: il sistema 1 usa i concetti della fisica intuitiva o si rifà alle esperienze più facilmente accessibili, fornendo una risposta "analogica". Anche quando il problema richiede l'uso di un ragionamento più complesso, e quindi l'intervento del sistema 2, il fatto che il primo sistema abbia "preparato" una risposta comoda, anche se palesemente inappropriata risulta spesso una tentazione irresistibile.

Franco Bagnoli