[che cos'è IRDIS?] [perchè introdurre le nuove tecnologie?]

Che cos'è IRDIS?

IRDIS è un progetto finanziato nell’ambito della legge 10.01.2000 n.6 (Iniziative per la diffusione della cultura scientifica), finalizzato al potenziamento e ottimizzazione delle attività sperimentali nella didattica delle scienze con l’uso delle nuove tecnologie.

Il progetto è coordinato dall’A.I.F. (Associazione per l’Insegnamento della Fisica) e si avvale della collaborazione di cinque partners:

• un partner industriale MAD (Montaggio Apparecchiature Didattiche, Ponteranica, BG) nella progettazione, realizzazione in prototipo, e realizzazione in scala industriale di apparecchi didattici
• tre partner universitari (il Dipartimento di Fisica dell’Università di Padova, il Dipartimento di Fisica dell’Università di Bologna e il Dipartimento di Fisica dell’Università di Udine) per consulenze scientifico-didattiche nella progettazione degli apparati e nella validazione didattica degli stessi, per consulenze nell’allestimento dei corsi di formazione e per la realizzazione del sito web.
• un partner ONLUS ADT (Associazione per la Didattica con le Tecnologie), associazione di docenti di matematica e scienze, per la realizzazione dei corsi di formazione su base regionale

Le iniziative attivate dal progetto riguardano tre settori:

1. progettazione di apparati didattici,
2. attivita' di divulgazione,
3. attività di formazione di insegnanti in servizio.

In particolare il progetto si propone di :

• attivare la produzione di prototipi di apparati sperimentali specificamente ideati per l’utilizzo delle nuove tecnologie di acquisizione dati
• realizzare software per acquisizione dati e guide didattiche in forma scritta o ipermediale
• curare il trasferimento del know-how scientifico-tecnologico-didattico al partner industriale al fine di ottenere prodotti con caratteristiche di massima flessibilità, costo minimo all’utente, semplicità di utilizzo e ottimizzazione della resa didattica.
• favorire la diffusione e l’utilizzo dei risultati di questa ricerca nella scuola e nell’università mediante una azione concertata tra i partners.

Perché promuovere l’introduzione delle nuove tecnologie nel laboratorio di scienze?

L’idea di fondo che ispira questo progetto è che si possano sfruttare lepotenzialità didattiche offerte dalle nuove tecnologie di acquisizione dati al fine di rendere comprensibili anche fenomeni quotidiani e dispositivi d’uso comune che normalmente appaiono troppo complessi per essere spiegati con conoscenze elementari. 

Si ritiene cioè che, per incoraggiare gli studenti ad affrontare lo studio di discipline scientifiche, si possa far leva su:

• l’interesse dei giovani per i fenomeni e i dispositivi che si incontrano nella vita quotidiana
• la soddisfazione conseguente alla conquista della capacità di analizzare e modellizzare i fenomeni naturali
• il fascino delle nuove tecnologie che permettono di acquisire velocemente e accuratamente dati dal mondo reale e di darne una ricca rappresentazione grafica.
• la possibilità di usare un metodo di interpretazione dei fenomeni osservati sulla base di modelli che si possono confrontare con i dati sperimentali e raffinare via-via in un processo ciclico che sta alla base del progresso delle conoscenze scientifiche.

L’utilizzazione delle moderne tecnologie di acquisizione dati in tempo reale, ovvero di sistemi costituiti da sensori, interfaccia ed elaboratore (spesso indicati con gli acronimi MBL = Microcomputer Based Laboratory, o RTL = Real Time Laboratory), ha aperto nuove prospettive nell’insegnamento sperimentale delle scienze. Esso consente infatti di superare alcune delle principali difficoltà riscontrate nell’insegnamento delle scienze sperimentali (ed in particolare della fisica) a livello della scuola secondaria e dei primi anni dell’università:

• ridotta disponibilità di tempo e di finanziamenti
• scarsa disponibilità di laboratori attrezzati e di personale tecnico addestrato
• necessità di proposte sperimentali flessibili che possano essere adattate alle esigenze di diversi studenti e di diversi contesti scolastici
• diminuzione dell’interesse degli studenti per le materie scientifiche.

I sistemi MBL-RTL realizzando uno “strumento di misura universale” (in quanto si presentano all’utente in modo sostanzialmente invariato al cambiare del sensore utilizzato), offrono all'insegnante molteplici vantaggi sul piano della didattica:

• rapidità e accuratezza nella acquisizione di dati
• possibilità di registrare i dati in formato facilmente duplicabile e trasferibile
• facilità e rapidità nella rappresentazione grafica
• facilità nella manipolazione dei dati (grafici, interpolazioni, confronti, ...).
• possibilità di “rivedere in differita” l’esperimento eseguito usando i dati acquisiti
• possibilità di eseguire una miriade di diversi esperimenti utilizzando sostanzialmente lo stesso procedimento di misura.

Nel laboratorio ciò consente innanzitutto un notevole risparmio di tempo, sia nella fase di esecuzione che nella fase di apprendimento delle procedure di misura. Ma il risparmio di tempo e la semplificazione del lavoro sperimentale sono solo l'aspetto più appariscente: una analisi più accurata mostra che le potenzialità didattiche dell’uso di sistemi MBL-RTL coprono uno spettro assai più ampio.

Mettere a disposizione dello studente un modo facile di misurare lascia maggiore spazio all’impegno per capire cosa si vuol misurare e perché lo si vuol fare.

Facilitando il confronto fra i risultati di esperimenti in cui vengono fatti variare alcuni parametri significativi, rendendo disponibile una grande varietà di dati e immediatamente visualizzabili le loro interrelazioni, si favorisce una più profonda comprensione del fenomeno studiato e si agevola l’attribuzione di significato fisico alla modellizzazione matematica.

Inoltre la precisione e l’abbondanza dei dati sperimentali resi disponibili a “basso costo” da MBL-RTL, consente di effettuare indagini sperimentali senza dover ricorrere alla eccessiva “sterilizzazione” dei fenomeni spesso imposta dal laboratorio tradizionale. Rendere possibili misure su fenomeni anche relativamente complessi (e più simili ai fenomeni del “quotidiano”) aiuta a cogliere il senso della ricerca in fisica e ad apprezzarne il gusto in quanto impresa intellettuale.

MBL-RTL offre anche un valido aiuto nella didattica della tecnologia: nell’industria, nel terziario, nei laboratori di ricerca tutti gli strumenti di misura sono oggi costituiti da sensore-interfaccia-microprocessore e per preparare gli studenti ad affrontare il mondo del lavoro è importante offrire loro una esperienza della strumentazione che si troveranno ad adoperare. Anche dal punto di vista di una preparazione non specialistica, l’utilizzazione di un sistema di acquisizione, invece dei singoli strumenti dedicati ad una specifica misura, offre allo studente maggiori possibilità di capire a fondo la logica della misura.

Infine la flessibilità d’uso dello strumento universale può stimolare l’iniziativa dei singoli studenti, portando i più intraprendenti a progettare autonomamente indagini sperimentali e aprendo così la strada ad una didattica differenziata che può rendere massima l’efficacia dell’insegnamento per ciascuno studente.

I vantaggi offerti dalla nuova tecnologia si rivelano importanti, oltre che sul piano didattico, anche sul piano organizzativo ed economico:

1. riduzione dei costi

MBL-RTL come “strumento universale” di misura, taglia radicalmente i costi di strumentazione (che si riducono all’acquisto di una sola interfaccia e dei vari sensori) consentendo più ampi investimenti nell’hardware necessario alla realizzazione di più esperimenti.

Nel caso si adotti la nuova tecnologia delle calcolatrici grafiche portatili si può fare a meno sia del Personal Computer che di aule esclusivamente dedicate al laboratorio (che hanno costi enormi di impianto, in buona parte legati alle nuove normative di sicurezza). Esperimenti a livello di scuola superiore o di primi anni all’università possono essere quindi condotti direttamente in aule non attrezzate: si può portare il laboratorio agli studenti invece che gli studenti in laboratorio.

2. ottimizzazione dei tempi

   L’analisi dei dati può essere, almeno in parte, effettuata dagli studenti a casa, ove essi possono utilizzare la calcolatrice grafica o il loro PC, con più tempo a disposizione e a costo zero per la struttura scolastica.