L'insegnamento della fisica, e più in generale delle discipline STEM, presenta delle difficoltà intrinseche connesse all'incapacità dello studente di conciliare l'intuizione fisica innata, legata in parte alla fisica aristotelica (Rovelli 2015) e basata su euristiche disomogenee (Kahneman 2011), con il metodo "newtoniano" insegnato a scuola.

Il mondo che ci circonda è basato sui principi fisici che studiamo a scuola, ma la loro corretta individuazione è ostacolata dal conflitto tra le nozioni “apprese” e il modulo di fisica intuitiva che l’essere umano, così come molti altri animali, possiede fin dalla nascita (Chiandetti and Vallortigara 2013; Hespos and van Marle 2012).

Questa fisica intuitiva è quella che usiamo nella vita di tutti i giorni, legata ad una fisica di stampo Aristotelico, dove le forze sono legate al concetto di intenzionalità (utile in natura per distinguere intuitivamente oggetti animati da oggetti inanimati) e i corpi in caduta sono dominati da attrito viscoso (per cui un masso raggiunge il suolo più velocemente di una piuma). L’evidente contrasto con la fisica newtoniana insegnata a scuola richiede allo studente un doppio sforzo per apprendere questa disciplina: da una parte demolire le “misconcezioni” (concezioni ingenue che assomigliano a delle vere e proprie teorie, con tanto di dati osservativi a supporto) dovuti all'applicazione dei moduli di fisica innata (o almeno contestualizzare quando usare, con un certo sforzo mentale, la fisica appresa a scuola e quando lasciare agire i moduli intuitivi, veloci e facili), e dall'altra il vero e proprio apprendimento delle nuove nozioni.

Nell'ambito del progetto di ricerca, intendiamo sviluppare e validare un questionario capace di individuare le concezioni ingenue più diffuse tra gli studenti. Tale questionario servirà come punto di partenza per lo sviluppo di un vero e proprio tool didattico per monitorare il grado di apprendimento degli studenti andando oltre la mera capacità di risoluzione di un esercizio “da esame” (da didattica delle conoscenze a didattica delle competenze) e per favorire lo sviluppo del pensiero scientifico tramite il dibattito in classe sui temi trattati. Comprendere i processi mentali e gli "intoppi" che rallentano l'apprendimento dello studente potrà aiutare il docente ad identificare gli argomenti da approfondire e fornirà uno strumento efficace per sviluppare una spiegazione che origini direttamente da quello che per lo studente è percepito come poco chiaro. Per ridurre al minimo l’impatto di tale sperimentazione didattica sul carico di lavoro del personale docente e per dare coerenza alla sperimentazione nei differenti istituti superiori e nelle Università, il contenuto fisico del test è stato sviluppato dal Prof. Franco Bagnoli, professore ordinario presso il Dipartimento di Fisica e Astrofisica dell’Università degli studi di Firenze. Grazie alla partecipazione del Dott. Christian Tarchi, ricercatore del Dipartimento Forlilpsi (https://www.forlilpsi.unifi.it/) esperto in psicologia della formazione e dell’educazione, il questionario è stato sviluppato prestando particolare attenzione ai processi cognitivi coinvolti e il progetto prevede l’impiego di griglie di valutazione delle attività e autovalutazione da parte degli studenti stessi.

In particolare, in questa prima fase del progetto, intendiamo sottoporre agli studenti un questionario a domanda aperta che ci permetta di "catturare" le misconcezioni più comuni, ovvero i pattern di errore diffusi basati sul modulo di fisica intuitivo. Le risposte saranno analizzate da un team costituito dal Prof. Franco Bagnoli, dal Dottor Christian Tarchi e dalla Dottoressa Francesca Nerattini, assegnista di ricerca per il progetto, con il fine di sviluppare "risposte tipo" che possano essere usate in futuro in un questionario a scelta multipla per la valutazione dell'apprendimento. Inoltre, le domande del test saranno utilizzate come spunto di partenza per una discussione in classe, stimolata e supportata dal docente, con il fine di promuovere lo sviluppo del pensiero scientifico.

• Chiandetti, C., and G. Vallortigara. 2013. “The Origins of Physics, Number and Space Cognition: Insights from a Chick's Brain.” Human evolution 28 (1): 17-32.
• Hespos, Susan J., and Kristy van Marle. 2012. “Physics for infants: Characterizing the origins of knowledge about objects, substances, and number.” Wiley Interdisciplinary Reviews: Cognitive Science 3 (1): 19-27.
• Kahneman, Daniel. 2011. Thinking, fast and slow. N.p.: Macmillan.
• Rovelli, Carlo. 2015. “Aristotle's Physics: A Physicist's look.” Journal of the American Philosophical Association 1 (1): 23-40.