Ministero della Pubblica Istruzione, dell'Università e della Ricerca

UFFICIO SCOLASTICO PROVINCIALE DI LECCO

Presidio ISS: Insegnare Scienze Sperimentali

Aree Tematiche proposte per  progetti SeT

 Le aree tematiche che qui elencate propongono nodi concettuali fondamentali sia per una esplorazione interna della scienza e della tecnologia sia per rivelare il loro valore culturale generale. Nello stesso tempo esse individuano problemi assai rilevanti dal punto di vista sociale. Si tratta di temi molto generali che possono attraversare diverse discipline. Lo scopo di questo elenco è quello di fornire un punto di riferimento sia alle scuole che debbono scegliere le loro unità di lavoro sia a tutti coloro che vogliano offrire alla scuola strumenti e opportunità per l’educazione scientifico-tecnologica.

La realtà è in continuo divenire e da ciò nasce la nostra idea di tempo. Tuttavia accorgersi dei cambiamenti e trovare modi per descriverli è uno dei compiti del sapere scientifico. Occorre spesso ragionare per indizi e usare immaginazione per ricostruire processi lentissimi o rapidissimi, per riempire fasi al di fuori della nostra esperienza. Si può rintracciare cosa resta costante e preserva identità. Ci si può avvicinare alla comprensione delle cause e delle variabili che regolano I processi attraverso il metodo del confronto guardando eventi a diverse scale di grandezza, di tempo di organizzazione come avviene nei fenomeni di crescita degli essere viventi, nelle trasformazioni morfologiche, nell’evoluzione stessa dei sistemi tecnologici.

Nei sistemi, naturali e artificiali, coesistono meccanismi che tendono al mantenimento dello stato di fronte alle cause esterne che agiscono in modo da rompere e spostare gli equilibri medesimi. Questi meccanismi agiscono su ordini diversi di dimensione e di tempo e regolano l’evoluzione stessa del sistema. I meccanismi di retroazione, a livello sistemico, risultano quindi uno schema funzionale di grande potenzialità nella modellazione sia dei sistemi biologici (crescita, competizione, adattamento ecc.) sia dei sistemi artificiali (controllo, regolazione, ecc.)

3. I linguaggi della Scienza e della Tecnologia

Anche la scienza e la tecnologia hanno le loro parole, le loro strutture linguistiche, I loro messaggi, che non solo sono strumenti di comunicazione, ma soprattutto di conoscenza. Nella loro evoluzione storica, la scienza e la tecnologia hanno elaborato non soltanto delle teorie  e dei prodotti, ma hanno modificato sostanzialmente i modi di osservare la natura, di interpretarne il comportamento, di prevederne le evoluzioni. Il linguaggio scientifico non solo svolge un ruolo fondamentale all’interno delle discipline a cui attiene, ma è determinante nei processi di comunicazione dell’intera società contemporanea, nella sua complessità.

4. Struttura: forma e funzione

Dall’osservazione della natura sino alle tecnologie avanzate nella progettazione assistita dal calcolatore, gli oggetti possono essere studiati nella loro forma in relazione alle funzioni che essi debbono svolgere. Le “cose” possono essere così analizzate scorgendo in esse il risultato dei complessi processi che “geneticamente” contengono le tracce dei vari stadi evolutivi e sono portatrici di un bagaglio culturale frutto di una (spesso “tacita”) cultura materiale. Dal “poiein” (=modellare la creta) dei Greci alle tecnologie informatiche si può sempre scorgere un rapporto fondamentale tra soggetto (agente) e oggetto (manipolato), che segue le tappe della tecnica nel suo essere dapprima “casuale”, quindi pratica ed euristica e infine razionale e “tecnologica”. La modellazione matematica, con le sue potenzialità di astrazione e di generalizzazione, potrà essere un validi strumento per rappresentare le caratteristiche morfologiche e funzionali dei sistemi, siano essi naturali o artificiali, ed evidenziare le complesse relazioni di causalità fra funzione e struttura.

5. Misura, elaborazione e rappresentazione : strumenti e tecnologie per conoscere

Le leggi della natura esprimono relazioni fra grandezze. La definizione delle grandezze è di tipo operativo ovvero sta nello specificare cosa si intende per misura e in che modo la grandezza deve essere misurata. Per ottenere misure attendibili bisogna sviluppare e tarare strumenti adeguati al contesto e rispettare regole e procedure. Le tecnologie rendono il procedimento di elaborazione e rappresentazione dei dati un’attività orientata allo sviluppo cognitivo. Il concetto di misura ha un ruolo centrale come strumento di validazione di ogni percorso conoscitivo in ambito scientifico.

6. I Materiali

La scoperta e l’invenzione di nuovi materiali e delle relative tecnologie hanno accompagnato l’evoluzione delle società umane fin dalla preistoria. La descrizione e la comprensione delle loro proprietà consente una visione più consapevole dell’ambiente in cui agiamo, delle possibilità e dei limiti della tecnica
 

7. Energia: trasformazioni, impieghi, fonti primarie

Ogni fenomeno al quale assistiamo è connesso con trasferimenti di energia e con la conversione da una forma all’altra. L’energia si presenta in molte forme differenti e un piccolo gruppo di leggi molto generali sta alla base di ogni possibile processo di trasformazione da una all’altra di tali forme.

8. Informazione e comunicazione

Dopo la società agricola e industriale la società contemporanea è caratterizzata dalle trasformazioni legate alle tecnologie dell’informazione e della comunicazione. Alcuni modelli della comunicazione, come trasmissione di messaggi che contengono informazioni, possono essere applicati all’interazione fra esseri viventi, a quella fra macchine e a quella fra i primi e le seconde. La comunicazione fra macchine, la rappresentazione dell’informazione e la sua misura possono essere studiate sulla base di modelli matematici che costituiscono la base delle tecnologie della comunicazione e dell’informazione. L’elaborazione e la rappresentazione dell’informazione mediante linguaggi e strumenti oramai comuni, consente di creare semplici “laboratori” dell’informazione. La complessità raggiunta dai linguaggi e dai processi di elaborazione delle informazioni pone all’attenzione anche problemi di grande portata, come il rapporto fra naturale e artificiale in ambito cognitivo, la natura dell’informazione come risorsa e gli aspetti sociali del suo trattamento.

9. Microcosmo e macrocosmo

L’uomo, con l’invenzione di strumenti che hanno ampliato le sue possibilità osservative, negli ultimi due secoli ha scoperto l’esistenza di due nuovi mondi al di fuori della sua dimensione, nell’estremamente piccolo e nell’estremamente grande. Poichè l’esperienza quotidiana è limitata a fenomeni a scala “umana”, quelli a scala microscopica e macroscopica spesso contrastano col senso comune.

10. Dimostrazioni e modelli

L’uso dei modelli, matematici e analogici, è strategico nel processo di comprensione della realtà, sia per verificarne leggi e comportamenti, sia, a volte, per l’indicazione di nuovi spunti di ricerca. A livello educativo ed epistemologico si tratta di confrontare il metodo “induttivo” con forme più rigorose di argomentazione scientifica fino ad arrivare alla dimostrazione logico-matematica. La tecnologia offre per questo validi strumenti didattici.

11. Metodo matematico, metodo sperimentale, tecnologie

Le specificità del metodo matematico e del metodo sperimentale vanno evidenziate anche in correlazione con l’uso delle  tecnologie che via via si rendono disponibili. Il certo e il probabile possono essere due modi di interpretare i fenomeni reali che andrebbero enfatizzati nella pratica didattica.

12. La scienza del vivere quotidiano

Comprendere i fenomeni del vivere quotidiano significa saperli ricondurre a particolari manifestazioni di leggi generali. E’ interessante, sia dal punto di vista didattico, sia metodologico, proporre repertori e schede di “eventi” rilevati nel vivere quotidiano, per spiegare ciò che accade intorno a noi.

13. Tecnologie e vita

Il ruolo delle scienze applicate e delle tecnologie nella produzione e nell’esaurimento di risorse e servizi, nella loro circolazione, nel controllo e verifica degli effetti sull’ambiente, nel rapporto con I rischi naturali, nella produzione di nuovi rischi è sempre più importante nella società contemporanea. Proiettarsi sul futuro permette di passare dalla comprensione alla previsione informata e alla progettualità prendendo in considerazione aspetti economici e processi decisionali. Particolare attenzione meritano, al giorno d’oggi, le biotecnologie, intorno alle quali è necessario sviluppare una particolare sensibilità non soltanto scientifica, ma anche etica e sociale.

14. Ambiente e tecnologia

La consapevolezza dei limiti dello sviluppo e dell’impatto anche negativo dei sistemi di produzione sull’ambiente è cresciuta negli ultimi decenni. L’uso appropriato di scienza e tecnologia offre strumenti indispensabili per l’analisi e il controllo dell’impatto ambientale.

15. I grandi fenomeni naturali

Alcuni importanti eventi naturali (terremoti, eruzioni vulcaniche, inondazioni etc,) hanno una grande importanza nella vita degli uomini. L’interpretazione del rapporto uomo-fenomeni naturali può adottare diversi punti di vista o paradigmi teorici : deterministico, possibilistico, strutturale, funzionale. La dimensione tecnologica ha un ruolo centrale nella previsione e prevenzione. Poiché la lunghezza del tempo geologico e la ciclicità di molti fenomeni non sono percepibili nell’arco dell’esistenza umana, è opportuno ricorrere a modelli teorici e pratici con l’aiuto di tecnologie semplici o sofisticate.