Calcolare e capire: modelli formali e spiegazioni causali nella scienza, nel pensiero comune e nell’insegnamento della fisica

L’articolo propone una riflessione sulle tipologie di ragionamento e di spiegazioni fisiche utilizzate nella scienza, nel pensiero comune e nell’insegnamento della fisica e sui problemi d’apprendimento legati a quest’aspetto, indicando alcune possibili strategie didattiche. In particolare, il ragionamento causale ha una forte pregnanza nel pensiero comune e nella vita quotidiana, mentre ha suscitato dibattiti e forti critiche fra i filosofi e gli scienziati. Dopo una descrizione di alcune tendenze generali del ragionamento comune rilevate dalla ricerca didattica, discuto brevemente il ruolo della causalità nella scienza e alcune differenti tipologie di spiegazione utilizzate in fisica. Presento quindi alcuni risultati di una ricerca condotta nell’ambito della meccanica dei fluidi e dei solidi. Le differenze rilevate fra i ragionamenti tipici del pensiero comune e quelli proposti usualmente nell’insegnamento possono creare difficolt`a d’apprendimento e costituire un ostacolo alla motivazione. Molti studenti non sembrano soddisfatti dell’applicazione di leggi formali e relazioni funzionali, ed esprimono l’esigenza di una spiegazione causale, di un meccanismo, che permetta loro di capire come un certo stato di cose si `e prodotto. Discuto alcune strategie didattiche volte a superare questi problemi e descrivo, nelle linee generali, tre esempi di sequenze d’insegnamento, elaborate e sperimentate in differenti contesti, su argomenti di meccanica. Termino con una riflessione sul ruolo che possono svolgere per l’apprendimento della fisica il pensiero intuitivo e immaginativo e l’uso di modelli esplicativi semplici basati su analogie fisiche e meccanismi causali.