Research in Action è il nome, un po’ ambizioso, di un progetto di alternanza scuola-lavoro del Liceo Scientifico G.B. Grassi di Latina proposto agli alunni di una classe quarta. L’alternanza scuola-lavoro non è una completa novità, gli istituti tecnici e professionali da tempo si erano attivati per percorsi formativi che prevedessero la collaborazione con enti esterni alla scuola. La vera novità è l’estensione anche ai licei per i quali, però, l’obiettivo è anche quello di orientare gli studenti alla prosecuzione degli studi.

La nostra idea di alternanza scuola-lavoro parte proprio da quest’ultima considerazione, abbiamo quindi costruito un percorso in cui gli studenti hanno sperimentato la vita del ricercatore cercando di analizzare fenomeni, costruire strumenti di misura e risolvere problemi lavorando su dati sperimentali forniti da alcuni istituti del CNR di Roma, con l’idea che la matematica può servire a costruire un modello per il problema proposto e può fornire i metodi e gli strumenti per risolvere il problema stesso.

Il prodotto finale di un anno di lavoro, oltre ai risultati ottenuti manipolando le misure sperimentali, è una serie di fascicoli, disponibili qui online, in cui eventuali lettori sono invitati e guidati a ripetere l’esperienza, cercando soluzioni e sperimentando metodi.

Come tutto ebbe inizio

Conobbi i ragazzi della classe in questione nel settembre 2014. Allora si trattava di una seconda classe e non si parlava ancora di alternanza scuola-lavoro nei licei. Era da molto tempo, oltre vent’anni, che non insegnavo in una classe del primo biennio ed ero un po’ emozionato per la novità. Decisi comunque di mantenere l’abitudine di introdurre l’anno con un paio d’ore di matematica gratis: una lezione dialogata su un argomento forse inutile ma affascinante dal punto di vista della matematica. Un modo per fare matematica insieme, adatto alla loro giovane età.

Al termine di quelle due ore, davvero divertenti anche per me, proposi loro uno spezzone de Il senso di Smilla per la neve. Nel film, tratto dall’omonimo romanzo di Peter Høeg, la protagonista, Smilla per l’appunto, abituata agli spazi aperti della Groenlandia suo paese natale racconta della propria claustrofobia e della sofferenza per gli spazi angusti, caldi, soffocanti, della Danimarca. L’unica cosa che le da sollievo, che la aiuta a sopportare la sua vita, oltre al ghiaccio e la neve, è la matematica che, paragonata alla Groenlandia, lei vede come … un grande paesaggio aperto. Gli orizzonti. Ci si avvicina a essi e loro continuano a spostarsi. La matematica, e poi la fisica, come un territorio immenso da esplorare.

Questa idea, questa visione, affascinò gli studenti  ed è rimasta costante nei tre anni successivi ed è stato naturale progettare quindi le attività di alternanza scuola-lavoro come un’esplorazione di questo grande paesaggio aperto.

Il progetto Research in Action ( RiA)

La scienza non è solo identificabile con la formula, il modello, la teoria. In altre parole la scienza non rappresenta solo un corpo di conoscenze organizzate e formalizzate. La scienza è anche e fondamentalmente ricerca. Una ricerca volta a conoscere e a capire sempre più e sempre meglio come è fatto e come funziona questo nostro complicatissimo mondo.

Fare scienza si identifica con l’interrogarsi, con l’indagare ed esplorare fatti e cose. Il progetto Research in Action tiene conto di ciò e vuole fornire stimoli, occasioni e strumenti per far acquisire agli studenti capacità sempre più ampie e raffinate per poter compiere questo lavoro di indagine mantenendo viva (o risvegliando) la curiosità cognitiva, la voglia di sapere e di scoprire, la fiducia di poter capire.

Pensare in senso creativo, in campo scientifico, significa aggredire i problemi, attivare processi vivi del pensiero, attuare la capacità di progettare e formulare ipotesi, controllare e verificare quanto prodotto e ricercato. Per questo è necessario bandire forme di apprendimento consumate entro schemi rigidi di elaborazione del pensiero e puntare al recupero della congettura, dell’ipotesi, di una coscienza scientifica aperta a interrogare ogni problematica.

In questo processo di apprendimento (o di scoperta) la matematica è al tempo stesso mezzo e fine, linguaggio e strumento. Essenziale infatti è la possibilità di usare la matematica per costruire modelli atti a descrivere in modo efficace la realtà in contesti anche molto diversi tra loro. Modelli che rendano il problema (o la situazione) più facilmente manipolabile e controllabile dell’originale.

In concreto

In pratica il progetto prevede di affidare a un piccolo gruppo di studenti un problema basato su dati reali, su un esperimento, su misure strumentali, perché lo risolvano in autonomia, ricercando, con un minimo aiuto dell’insegnante, una strategia risolutiva, impiegando tutti gli strumenti a loro disposizione (siano essi procedure e metodi della matematica o applicazioni informatiche).

In questo processo si deve lasciar loro la possibilità di sbagliare, di scegliere una strada senza uscita o troppo complessa perché … nell’esercizio, l’errore è semplicemente l’indicatore di un fallimento, la prova di aver fatto qualcosa che non andava.  Affrontando un problema più complesso, invece, si prova una situazione nuova, senza una procedura da seguire. Così l’errore è messo nel conto, e se da un lato è percepito come inevitabile, dall’altro si pensa già a come superarlo. Questo assegna responsabilità ai ragazzi e li prepara alle sfide della vita … (Un bravo prof di matematica insegna a risolvere i problemi. E a sbagliare. Chiacchierata con Rosetta Zan di Nicola Di Turi).

L’idea si è concretizzata grazie alla disponibilità (e anche all’entusiasmo) dell’Istituto per le Applicazioni del Calcolo (CNR-IAC), dell’Istituto Nazionale per Studi ed Esperienze di Architettura Navale (CNR-INSEAN) e dell’Istituto di Fotonica e Nanotecnologie di Roma (CNR-IFN) che nell’ordine ci hanno proposto di:

• costruire il modello migliore per un potenziale gravitazionale a partire dai dati ottenuti dagli interferometri LIGO nel 2015 relativi alla collisione di due buchi neri (di cui hanno parlato anche i media generalisti) – ria-grassi.blogspot.it/2017/05/il-quarto-fascicolo-onde-gravitazionali.html;
• analizzare le misure rilevate in un test di elica isolata allo scopo di determinare il rendimento massimo dell’elica stessa – ria-grassi.blogspot.it/2017/05/il-terzo-fascicolo-rendimento-di-elica.html;
• costruire uno strumento per misurare la lunghezza d’onda di un laser usando la figura di diffrazione creata dalla luce del proiettore attraversando una fessura – ria-grassi.blogspot.it/2017/05/diffrazione-di-luce-laser-lultimo.html.

Risolto il problema la soluzione è stata valutata cercando un metodo per stimare l’errore commesso e discussa con il tutor esterno.

I fascicoli

Per ciascuno dei laboratori/problemi affrontati il gruppo di lavoro ha realizzato un fascicolo allo scopo di permettere di replicare l’esperienza fatta. I fascicoli, infatti, sono pensati per guidare passo passo il lettore verso la soluzione del problema accompagnandolo nella costruzione di un proprio laboratorio a partire dai dati sperimentali, lasciandogli però possibilità di scelta sulla strada da seguire e sulla strategia risolutiva. La strada da percorrere è indicata attraverso suggerimenti e quesiti per mezzo dei quali si chiede al lettore, tra l’altro:

• di eseguire operazioni elementari (per esempio: scegliere un sistema di riferimento e rappresentare i dati su un piano cartesiano);
• di osservare la rappresentazione e riconoscere un andamento già noto o di formulare un’ipotesi sull’andamento dei dati;
• di scegliere e costruire un modello per i dati alla luce di quanto dedotto in precedenza;
• di valutare l’errore commesso e giudicare la bontà della soluzione.

Al termine del laboratorio guidato ogni fascicolo esamina nel dettaglio una strategia risolutiva e fornisce una delle possibili soluzioni al problema perché il lettore possa confrontare i propri risultati ed eventualmente correggere il percorso seguito. L’analisi è fatta ripercorrendo i quesiti uno a uno, fornendo una risposta e suggerendo approfondimenti o possibili strade diverse e magari più interessanti.

I tre laboratori proposti dagli istituti del CNR che abbiamo citato in precedenza sono accompagnati da un fascicolo introduttivo: il Toolbox, la cassetta degli attrezzi – ria-grassi.blogspot.it/2017/05/ecco-il-primo-fascicolo.html: una breve raccolta degli strumenti matematici utili per affrontare i problemi proposti negli altri fascicoli.

Astroex.org

L’idea di rendere fruibili ad altri i laboratori sperimentati nel corso delle attività è mutuata da una (ottima) serie di esercizi che anni fa l’Agenzia Spaziale Europea aveva creato e pubblicato online sul sito astroex.org (Astronomy exercises). Il sito allo stato attuale non è più disponibile, ed è un peccato perché il materiale era veramente ben fatto, ma è ancora possibile trovare gli esercizi di astronomia sul sito dell’osservatorio europeo (European Southern Observatory) all’indirizzo www.eso.org/public/products/education/.

Infine una curiosità

Il nome del progetto – Research in Action – quasi subito abbreviato in RiA è nato un po’ per scherzo, suggerito da un insegnante del liceo. Solo dopo averlo scelto abbiamo scoperto che l’acronimo ria corrisponde a una parola inglese, mutuata da una parola simile in lingua spagnola, la cui traduzione è estuario e il cui significato è … due to their nature, the rias or estuaries contain very peculiar ecosystems which often contain important amounts of fish … (traducendo liberamente: a causa della loro natura gli estuari formano un particolare ecosistema che spesso ospita importanti quantità di pesce).

Ecco! Research in Action vorrebbe essere un luogo in cui trovare, continuando questa esperienza negli anni, laboratori, materiale, informazioni e problemi per avere a che fare con la matematica.

 

Gualtiero Grassucci
gualtiero.grassucci@liceograssilatina.org