Articoli di approfondimento - Un metodo partecipativo per la fisica a scuola
Sviluppato da un team di ricercatori di fotonica, insegnanti ed esperti di pedagogia provenienti da 11 paesi dell'UE, un nuovo kit educativo, contenente strumenti per esperimenti divertenti e interessanti da fare in classe, viene distribuito gratuitamente alle scuole di tutta Europa. Gli sviluppatori sperano che entro il 2015 il Photonics Explorer kit sarà usato da 2,5 milioni di studenti europei delle scuole superiori per fare esperimenti pratici nel campo della fotonica - un campo importante per la fisica e la tecnologia moderna - e stuzzicare il loro interesse per la fisica e la scienza in generale. Questo a sua volta dovrebbe incoraggiare più giovani a orientarsi verso carriere nel campo scientifico, aiutando l'Europa a superare la mancanza di lavoratori qualificati nel settore dell'alta tecnologia. "La fotonica si occupa della scienza della luce e delle tecnologie della luce. È parte integrante di quasi tutta la tecnologia nella nostra era digitale - dalle comunicazioni alla sanità - e ha un ruolo fondamentale nelle tecnologie di tutti i giorni, familiari agli studenti, come internet, i telefoni cellulari ecc.", spiega Hugo Thienpont della Vrije Universiteit Brussel, che ha oltre 20 anni di esperienza nel settore. "Inoltre è molto attraente dal punto di vista visivo e gli esperimenti con la luce possono coinvolgere realmente gli studenti, interessarli e suscitare il loro interesse e la loro curiosità". Il prof. Thienpont ha supervisionato lo sviluppo del Photonics Explorer kit e il materiale di accompagnamento per gli insegnanti in quanto coordinatore del progetto Expekt ("Photonics Explorer: developing a photonics educational kit for Europe's secondary schools") che è stato sostenuto con un finanziamento di 550 000 euro da parte della Commissione europea. Con il sostegno degli stati e dell'industria dell'UE, il team ha successivamente messo su "EYESTvzw", un'organizzazione no profit che gestirà la distribuzione su larga scala del kit da ora in poi. Nel tempo, l'effetto sull'insegnamento della fisica in Europa potrebbe essere significativo e incoraggiare l'adozione di un più diffuso apprendimento basato sull'indagine invece di approcci teorici meno efficaci e meno coinvolgenti. "Lo scarso interesse per la scienza e la tecnologia è strettamente collegato alla qualità dell'istruzione scientifica che spesso dissuade gli studenti dallo scegliere materie scientifiche e una carriera in ambito scientifico, specialmente nel campo della fisica. Gli studenti raramente fanno esperienza dei veri metodi scientifici e delle attività di ricerca durante le normali lezioni, sebbene gli esperimenti siano una parte essenziale del lavoro scientifico. La natura prevalentemente teorica della presentazione dei contenuti e le attrezzature e i riferimenti di solito obsoleti, spesso contribuiscono all'immagine negativa della fisica come noiosa e poco interessante e molti studenti quindi l'abbandonano il più presto possibile", osserva il professor Thienpont. Al contrario, le tecniche basate sull'indagine sono in grado di incentivare notevolmente l'interesse e la motivazione degli studenti, sebbene siano stati adottati solo raramente per limiti di tempo e di programma. Il team di Expekt quindi ha cercato di trovare un metodo semplice, facile ed efficace per introdurre l'apprendimento basato sull'indagine sui banchi di scuola. Lavorando a stretto contatto con la comunità dell'istruzione, ha sviluppato il kit Photonics Explorer e ha istruito gli insegnanti su come usarlo. Ancora più importante è che il team si è assicurato che esso possa essere integrato senza problemi nei programmi scolastici e in diverse culture di insegnamento in tutta Europa senza richiedere tempo o impegno supplementare da parte dell'insegnante o degli studenti. Imparare a scuola con i laser Ogni kit contiene un set di componenti sperimentali versatili come laser, polarizzatori, LED e specchi, che permettono a una normale classe di circa 30 studenti di lavorare in gruppi di due o tre persone per condurre esperimenti diretti. Ideati per studenti di 12-14 e 16-18 anni, gli argomenti comprendono le basi delle fotonica e dell'ottica - dal riflesso e i colori alla diffrazione e l'interazione - settori che sono coperti dai programmi di tutti i paesi europei. Gli studenti possono, per esempio, comunicare una parola usando luci LED attraverso una fibra ottica, possono calcolare le lunghezze d'onda dei colori in una lampadina a risparmio energetico costruendo uno spettometro o possono costruire un polarimetro per misurare la concentrazione di zucchero in una soluzione usando l'effetto della polarizzazione. "Non sono solo componenti in una scatola", osserva il professor Thienpont. "Il Photonics Explorer dà agli insegnanti uno schema didattico che è il risultato dell'impegno volontario di oltre 35 insegnanti e professori di scienze. Il Photonics Explorer viene dato agli insegnanti in forma completamente gratuita ma solo in associazione a corsi di formazione per insegnanti. Lo schema didattico è modulare nella struttura e quindi flessibile e modificabile da parte degli insegnanti per adattarsi al proprio stile di insegnamento e alla situazione in classe". Il kit è stato finora testato con oltre 1 500 studenti in Belgio, Bulgaria, Francia, Germania, Polonia, Regno Unito e Spagna, il materiale di insegnamento è stato tradotto in otto lingue e sono in programma altre traduzioni. Le valutazioni sia degli studenti che degli insegnanti sull'uso del kit sono state molto positive, dice il prof. Thienpont. "L'implementazione del Photonics Explorer nelle classi mostra i significativi effetti positivi a breve termine per quanto riguarda il miglioramento dell'auto efficacia e dell'interesse degli studenti in generale. Più sono le tecniche di IBL che l'insegnante usa in classe, maggiore è l'interesse e l'auto efficacia percepita dagli studenti e di conseguenza migliore è l'immagine della fisica", sottolinea. "Per gli studenti maschi, l'interesse verso la fisica aumenta dopo aver lavorato con Photonics Explorer, mentre le ragazze si sentono più sicure delle proprie capacità scientifiche e la loro autoefficacia aumenta". In particolare, l'interesse verso la fisica ha contribuito anche a incrementare l'interesse verso altre discipline scientifiche. "Le interviste con gli insegnanti e gli studenti hanno mostrato che agli studenti è piaciuto condurre esperimenti pratici e gli insegnanti hanno visto un cambiamento significativo dell'atteggiamento dei loro studenti verso la scienza in generale", dice il prof. Thienpont. Finora, EYESTvzw ha distribuito 300 dei kit Photonics Explorer finiti e la distribuzione si sta espandendo ad altri paesi dell'UE, mentre l'organizzazione no profit cerca sponsorizzazioni da aziende, enti governativi, ministeri dell'istruzione e fondazioni. Il team ha in programma di aggiornare il kit per tenere il passo con le tecnologie in rapida evoluzione e sta considerando lo sviluppo di un kit simile per le scuole elementari e le università. Promuovendo in questo modo l'apprendimento basato sull'indagine, Photonics Explorer non solo migliorerà l'educazione scientifica, ma a lungo termine darà all'Europa uno slancio competitivo se, come si prevede, più studenti si rivolgeranno verso carriere in ambito scientifico. "Lavorare con il kit incoraggia la creatività, il lavoro di squadra, la risoluzione dei problemi e il pensiero critico - tutte abilità essenziali per la forza lavoro scientifica. Inoltre dà agli studenti l'opportunità di lavorare come scienziati e ingegneri quando sono a scuola, preparandoli così a una carriera nel campo scientifico e tecnologico", sottolinea il prof. Thienpont. Expekt ha ricevuto finanziamenti per la ricerca attraverso il Settimo programma quadro (7° PQ) dell'Unione europea. Collegamento al progetto su CORDIS: - 7° PQ su CORDIS - Scheda informativa del progetto Expekt su CORDIS Collegamento al sito web del progetto: - Sito web del progetto "Photonics Explorer: Developing a photonics educational kit for Europe's secondary schools Collegamenti a video/audio correlati: - Video del progetto Expekt Altri collegamenti: - Sito web dell'Agenda digitale della Commissione europea