SULLA DIDATTICA DELLE SCIENZE NATURALI A LIVELLO DI ISTRUZIONE SECONDARIA

UN ACCOSTAMENTO CULTURALE

 

Giovanni Cercignani

 

Il saggio non è colui che discrimina, è colui che mette insieme [i brandelli di luce da dovunque provengano..]

(citazione apocrifa ascritta a un sedicente Conte di SanGermano)

 

Esistenza di problemi per una didattica adeguata delle scienze naturali

I problemi prospettati dall.insegnamento delle Scienze Naturali nelle Scuole Secondarie Superiori sembrano aver raggiunto in questi ultimi anni un grado di maturazione che, confrontato anche con elementi contestuali quali i progetti di riforma dell.insegnamento secondario e le ipotesi in materia di autonomia didattica nella scelta dei programmi, pone i maniera severa e irrinunciabile un impegno risolutivo a chiunque voglia qualificarsi come moderno operatore in questo campo.  Di tale condizione sono primaria ed evidente testimonianza i frequenti corsi di aggiornamento per Insegnanti, promossi da varie Istituzioni, che nel decennio trascorso hanno posto in fermentazione il sedimento di esigenze problematiche sentito dal mondo della Scuola (si pensi, per esempio, ai corsi di aggiornamento promossi dall’ANISN).

 

Le origini di tali problemi sono molteplici e diversificate: 1) lo sviluppo accelerato delle conoscenze scientifiche (in modo particolare nelle discipline biologiche) negli ultimi decenni; 2) il conseguente maggior impatto che le nuove conoscenze (e le loro cosiddette "ricadute tecnologiche") hanno progressivamente sulle varie attività umane a livello sociale e privato; 3) la accresciuta consapevolezza (sempre derivante da quelle nuove acquisizioni e tipica dei decenni a noi contemporanei) dei limiti delle risorse ambientali e della precarietà degli equilibri ecologici mondiali e locali rispetto ai massicci interventi dell.uomo "civile", nonché l’insorgere di nuove concezioni come la "bioetica"; 4) l’esigenza degli operatori scolastici di adeguarsi ai tempi degli sviluppi accennati or ora, attraverso la ricerca di argomenti che fungano da paradigmi aggiornati delle discipline curricolari e di congrui strumenti didattici (il richiamo ai corsi di aggiornamento promossi da associazioni professionali e riviste specializzate è trasparente); 5) a tutto questo bisogna forse aggiungere il problema accessorio (ma non perciò trascurabile) della "zavorra" della "tuttologia", cioè dell’eterogenea pletora di argomenti di attualità, più o meno strettamente connessi con l’apprendimento delle materie curricolari, che l’insegnante di Scienze Naturali si trova a dover affrontare di giorno in giorno nella militanza didattica.

 

L’elenco è certamente incompleto, ma rappresentativo a sufficienza per avviare una discussione su quale possa essere oggi un adeguato accostamento alla programmazione didattica per le Scienze Naturali nulle Scuole Secondarie Superiori.  In quel che segue si indicheranno col termine di Scienze Naturali tutte le discipline Fisiche, Chimiche e Biologiche teoriche e sperimentali (Chimica, Biologia, Mineralogia, Geologia, Fisica generale, Astrofisica, Cosmologia, Fisica nucleare e delle Alte Energie, ecc.), in quanto naturalmente connesse con lo studio e la conoscenza dei fenomeni naturali.  Non sarà perciò necessario dilungarsi qui sulla imprescindibilità del discorso unitario su queste discipline.  Anche dal punto di vista della ricerca avanzata, è del resto assai difficile oggi (come pure in passato, ma forse con maggiore evidenza) tirare una linea di demarcazione netta tra la Chimica e la Fisica, così come non esistono confini naturali tra la Chirnica cosiddetta "pura" e discipline come la Chimica Biologica o la Geochimica.  È sottinteso che in questo contesto non si includono le discipline scientifiche applicative, cioè tecnologiche.

 

L’interesse degli studenti per le materie e le loro problematiche

Può apparire una banale dimenticanza (o una deliberata omissione) l’assenza nel paragrafo precedente di qualunque riferimento a un problema che è direttamente connesso con ogni esperienza didattica: l’interesse degli studenti per l’argomento.  Questo diviene ora il centro della discussione, dal quale si elaboreranno i successivi punti.  Infatti, a che pro (se non a quello del discente, cioè delle nuove generazioni) fare una totale revisione dell’insegnamento delle Scienze Naturali?  Interesse, si è detto: ma deve intendersi, questo termine, in senso ambivalente, attivo/passivo, soggettivo/oggettivo.  Ciò che oggi desta l’interesse del giovane, ma anche quello che domani gli tornerà utile; risposte a una serie di domande che gli vengono sollecitate da situazioni contingenti, ma anche selezione critica degli argomenti per abituarne la mente a fare scelte e valutazioni proprie (sempre meno influenzate, per esempio, dai mezzi di comunicazione di massa o dagli "adulti", non esclusi gli stessi docenti).  Più in generale, l’interesse dello studente per la disciplina scientifica potrà approfondirsi quando, alla possibilità di ricevere risposte consolidate a domande comunque sollecitate, si unirà la scoperta di un sistema coerente e logico fondato su principi e regole di ampia validità; in altre parole, sarebbe fare un torto allo studente interessato pensare che egli (ella) si accontenti solo della rispostina al problemino isolato.

 

È ben noto che proprio tra i 15 e i 18 anni l’adolescente mostra un’alta propensione (se non diversamente sviato) per tutte quelle forme ideali sistematizzanti (siano esse teorie scientifiche, ideologie politiche, fedi religiose, sistemi filosofici o principi estetici ) che gli (le) prospettino la possibilità di comprendere la realtà (o uno dei suoi aspetti che poi considera tutta la realtà) in maniera unitaria e organizzata.  Va tenuto presente che tale atteggiamento psicologico raramente si limita alla pura contemplazione, ma è mosso da una volontà (o spesso, velleità) di far agire quei "principi" sulla "realtà".

 

Collegato al problema dell’interesse è quello della capacità di apprendimento: questa, come ognuno sa, è molto variabile in ogni classe di studenti, a causa di fattori diversi che non è il caso di analizzare, ma tra i quali è certamente importante il grado di cultura generale della famiglia da cui proviene lo studente.  La diversa capacità di apprendimento degli allievi pone l’insegnante, a qualunque livello dell’istruzione scolastica (ivi compreso quello universitario), di fronte a una delicata scelta di metodologia didattica, che si può riassumere schematicamente nelle alternative seguenti: 1) seguire il livello medio della classe; 2) far segnare il passo al livello inferiore; 3) trascinare tutti secondo le capacità dei migliori.  È questa chiaramente una scelta che solo può essere fatta in pratica dall’insegnante stesso e che avrebbe bisogno di altro spazio per essere discussa come meriterebbe.  Qui ci limiteremo alla semplice citazione della sua esistenza.

 

Scienze teoriche e sperimentali: il problema dei linguaggi specifici e dei modelli

Giunti a considerare (sulla base dei presupposti ora enunciati) l’impostazione della didattica delle Scienze Naturali, ci troviamo di fronte a un problema "tecnico" immediato: i linguaggi specifici delle varie discipline.  A questo si affiancano altri due aspetti della problematica globale: il confronto/dissidio tra scienze teoriche e scienze sperimentali e la necessità di introdurre i cosiddetti modelli.  Il problema dei linguaggi viene solitamente avvertito (soprattutto, ma non solo, dagli studenti) in termini di una generica "difficoltà": è invece risolvibile facilmente se non si pretende di introdurre in blocco la memorizzazione di una nomenclatura fine a se stessa.  Il linguaggio di una disciplina, inerente alla sua stessa struttura, va assorbito gradualmente insieme ai concetti, che devono essere inizialmente esposti ricorrendo a perifrasi nel linguaggio comune; solo a questo punto è possibile far valere le specifiche notazioni tipiche della disciplina, che lo studente sarà in grado di apprezzare (e quindi "ritenere") per la semplificazione logica che esse consentono nel procedere allo studio più approfondito della materia, e non avvertirà più come "inutile complicazione".  Assai più delicato è invece il rapporto tra piano teorico e piano sperimentale: il primo ha dalla sua parte il fascino della generalizzazione, della "universalità", mentre il secondo privilegia il dato diretto, l’osservazione sul campo, il rapporto con lo strumento di misura.  A livello di insegnamento secondario, dove è quasi inevitabile una certa teorizzazione delle scienze sperimentali, l’empiria tende a scivolare in secondo piano e ad essere relegata (se pur sussiste) in esperienze di laboratorio talora avulse dall’asse didattico principale legato al libro di testo.  È a questo punto che sorge l’occasione di accostare lo studente al concetto di modello.

 

Qualunque realtà naturale (osservabile o sperimentale) non è immediatamente trasferibile in una rappresentazione ideale nella mente umana.  Ogni tentativo di operare in questo senso è condannato a una pura descrizione del singolo fenomeno, senza possibilità di una sua interpretazione in confronto al resto dell.esperienza sensibile.  Il passaggio dallo stadio di raccolta delle osservazioni o dei dati sperimentali in campo scientifico a quello del loro inquadramento in una visione universale e coerente, propria della mente umana, avviene attraverso una fase di elaborazione di rappresentazioni parziali o modelli che hanno specifiche funzioni intellettive.  È assai importante per la formazione dello studente rendersi conto in maniera approfondita di quale sia il ruolo preciso dei modelli nell.elaborazione del pensiero scientifico: in particolare, è fondamentale l’apprezzare le qualità riassuntive e quelle prospettive di un modello, cioè quelle proprietà che caratterizzano il suo stato di precario intermedio tra un avanzamento e l’altro della conoscenza.  In altre parole, è opportuno far comprendere al giovane che si accosta alle Scienze Naturali come qualsiasi rappresentazione modellistica abbia principalmente una funzione euristica, e non sia di per sé l’oggetto reale della conoscenza scientifica, ma un suo strumento di indagine.  L’introduzione di questo concetto è tanto più basilare in quanto i nostri libri di testo sono ricchi di esempi di modelli, la cui natura strumentale non è però adeguatamente messa in luce.

 

Nascono così facilmente (nella mente di chi apprende) equivoci riguardo alla rappresentazione della realtà naturale; nascono, tra gli stessi docenti (è inutile nasconderlo), avversioni incomprensibili per modelli semplificati di fenomeni naturali (analogie) che sembrano loro irriverenti o puerili rispetto a un "serio modello" che abbia una forma ineccepibile, magari matematica, anche se impenetrabile dalla mente dello studente.  Un esempio tratto dalla chimica teorica può essere di chiarimento: la descrizione della struttura dell.atomo fornita dalla meccanica quantistica richiede una rappresentazione in termini di esperienza comune dello studente (diciamo pure, in termini "antropomorfici"); occorre rispondere con argomentazioni convincenti a domande quali “dove si trova l’elettrone intorno al nucleo?”, “perché non posso sapere con precisione sia la sua posizione che la sua velocità?”, ecc.  Il modello adottabile potrebbe essere un’analogia di questo tipo: si segni un punto sulla pala dell’elica di un motore; quando il motore funziona a regime, dov’è il punto, rispetto all’asse di rotazione? è possibile indicarlo con una bacchetta?  L’alternativa rigorosa a questo "modello" è la soluzione analitica dell’equazione di Shrödinger, possibile solo per l’atomo di idrogeno; se si deve poi parlare di elettroni messi a comune nelle molecole, il ricorso a modelli approssimati è inevitabile, ma questi risultano spesso troppo complessi per le conoscenze matematiche di uno studente delle scuole secondarie.  Se si riconosce invece preliminarmente la vera funzione dei modelli, se si sgombra subito il campo dalla prevenzione e dall.equivoco (credere cioè che la rappresentazione dell.oggetto sia l’oggetto stesso), ogni forma rappresentativa (anche la più antropomorfica) diviene valida per l’apprendimento di concetti scientifici che debbano risultare chiari e ben acquisiti.

 

Ciò che lo studente deve acquisire non è più allora il modello particolare ma l’uso dei modelli ai fini della comprensione dei fenomeni studiati.  È possibile dunque gettare un ponte tra l’enunciazione teorica dei principi di una disciplina e l’apprezzamento delle sue basi sperimentali: lo studio di un modello (che in opportune condizioni di sperimentazione didattica può anche essere oggetto di "costruzione" da parte degli studenti, con l’assistenza del docente) consente infatti di illustrare come dalle osservazioni naturali o sperimentali si può passare alla loro interpretazione particolare fondata su ipotesi logiche e coerenti, e come da queste possono nascere argomentazioni più generali che consentano di arrivare a interpretazioni (= visioni mentali) più allargate, volte infine alla elaborazione di principi teorici globali.  In tale contesto, non sarà difficile, per lo studente più acuto e interessato, cominciare a intravedere un filo conduttore comune in tutte le Scienze Naturali, al di là dei loro aspetti disciplinari specifici.

 

"Descrittivo/non descrittivo": un.ambigua antinomia e una sua provvisoria risoluzione

A questo punto della discussione (e in ragione di un accenno fatto nel precedente paragrafo) è necessario introdurre un argomento che spesso si è prestato a fare da spunto polemico nel dibattito sull’insegnamento delle diverse discipline che formano il corpo dellc Scienze Naturali; esso è inoltre un problema ben presente all.insegnante di Scienze Naturali nelle Scuole Secondarie Superiori, a causa soprattutto delle carenze di organizzazione della materia da insegnare di cui si c cercato di proporre una prospettiva di soluzione al paragrafo precedente.  Il modo più comune di individuare questa problematica è la sua enunciazione nell’antinomia "descrittivo/non descrittivo", dove il primo termine della contrapposizione viene generalmente inteso in senso negativo (il modo di proporre la materia come una collezione di oggetti dotati di qualità o di proprietà descrivibili con pedisseque nomenclature) mentre il secondo, spesso sottinteso e definito solo come il negativo del negativo, ha un evidente ma sfuocato ruolo di contraltare rispetto al primo.  Se però si volesse scavare più a fondo per estrarre il significato di ciò che è contrapposto a descrittivo nello studio delle Scienze Naturali, si troverebbero forse concetti enunciabili con termini come "interpretativo" oppure "meccanistico" o anche la coppia antinomica "riduzionismo/olismo".

 

Ma l’aspetto più plateale dell.uso della contrapposizione "descrittivo/non descrittivo" è l’elemento manicheista, polemico, parziale: chi vuol qualificare certi modi di accostarsi all’oggetto dell’indagine scientifica come "descrittivi" (e si è detto della connotazione negativa che questo oggetto assume nelle diatribe di questo genere), lo fa riferendosi di solito a settori o discipline diversi da quelli della propria esperienza personale, sottintendendo che questi ultimi hanno qualità positive che evita di mettere precisamente a fuoco come enunciati inequivoci.  Un tale tipo di atteggiamento ha probabilmente motivazioni ben definite.  Anche se non si pretende in questo contesto di risolvere compiutamente e una volta per tutte il problema, pure è possibile avanzare alcune linee interpretative che costituiscano clementi di futura elaborazione e discussione.  Innanzitutto, risulta chiaro a chiunque operi (o abbia operato) nel campo della ricerca scientifica che ogni disciplina e ogni singola indagine si pone l’obiettivo di raccogliere e/o elaborare elementi sperimentali o teorici che si organizzino in modelli interpretativi della realtà naturale, secondo quanto esposto nel precedente paragrafo.  In questo senso, ogni operatore scientifico e ogni campo di indagine tendono a qualificarsi all’interno di quell’area di concetti raggruppabili (sia pur nebulosamente) sotto il termine "non descrittivo" (si è già insistito sulla necessità di specificare positivamente questo polo dell’antinomia).

 

L’ovvia tendenza di ogni intelletto scientifico è quella di voler contribuire all’aggiornamento della conoscenza, e questo (come si è già detto) richiede integrazione, inquadramento unitario, fusione logica di elementi essenziali, coerenti, armoniosi.  Vi è però un secondo aspetto dell’indagine scientifica legato ineluttabilmente al precedente e sua imprescindibile premessa: la necessità (come minimo) di classificare l’oggetto (gli oggetti) di studio, di distinguere una dall’altra le proprietà che lo (li) caratterizzano, per poi procedere alla fase dell’elaborazione modellistica.  Nessuna disciplina, tra le Scienze Naturali, è mai avanzata in maniera rilevante senza l’apporto di questa prima fase inventariale (inventum = euristò = trovato).  Per fare un paio di esempi abbastanza significativi, si pensi a come avrebbe mai potuto nascere nella mente di Charles Darwin il germe della sua teoria evolutivo selettiva senza l’esperienza dei suoi viaggi attraverso gli oceani e i continenti per osservare e classificare organismi viventi, reperti paleontologici, formazioni minerali di origine biologica e geologica (per non parlare del lavoro dei naturalisti che lo avevano preceduto e a lui noti); oppure si cerchi di immaginare come sarebbe stato possibile il comparire delle teorie cosmologiche del nostro secolo senza il paziente e faticoso (e a volte apparentemente ottuso) lavoro di osservazione e classificazione degli oggetti stellari da parte di intere generazioni di astronomi.

 

Esempi più semplici e particolari, ma non meno rivelatori, si possono trovare nei fecondi rapporti tra lo studio della morfologia (anatomia) e quello della fisiologia di qualunque organismo biologico.  Il processo che conduce dalla fase "inventariale" a quella d i formulazione di modelli e teorie sarà tanto più lungo e complesso quanto più elevato sarà il grado di organizzazione del fenomeno indagato.  Storicamente, questo si riflette nella più lenta evoluzione delle teorie pertinenti alle discipline che studiano gli aspetti più complessi della natura e in un più ampio espandersi delle loro branche dedicate agli studi classificatori e "descrittivi".  Di più, l’elaborazione dei modelli (necessariamente legati ad aspetti idiosincratici, cioè strettamente particolari) e di teorie (la cui verificabilità/falsificabilità sarà difficoltosa in relazione alla complessità dei fenomeni da esse coperti) nell’ambito di tali discipline richiede una conoscenza adeguata dei loro apparati "descrittivi".  Ora, la complessità dei fenomeni naturali è in prima misura legata al loro livello di organizzazione, che provvisoriamente e approssimativamente possiamo porre come crescente dal microscopico al macroscopico: ma senza soffermarci su questa antinomia quasi classica, si può allargare subito il discorso considerando gli spunti che possono derivare da una discussione su quella "inorganico/organico"; l’analisi di una terza antinomia ("ordine/disordine") consentirebbe di unire in un discorso comune le prime due anzidette.

 

Al concetto di ordine è necessariamente legato quello di informazione, che ci conduce a una breve riflessione.  Si consideri, ad esempio, quanta informazione è necessaria per conoscere i possibili comportamenti di un elettrone in un atomo isolato allo stato fondamentale: la meccanica quantistica, teoria semplice ed elegante del microscopico, ci dice tutto con quei pochi parametri che sono i numeri quantici.  D’altra parte, anche tenendo conto del diverso contesto di riferimento, quanta informazione sarà invece necessaria per conoscere adeguatamente i processi che avvengono in un fiore che sboccia?  O anche solo quelli che si producono nel bocciolo del cappero messo in salamoia per conservarlo come tale?  Una riflessione adeguata ci porta dunque alla conclusione che lo studio dei fenomeni organici, macroscopici, complessi e ordinati richiede necessariamente una fase descrittiva e classificatoria che ci consenta di ottenere su di essi informazione in una forma ben organizzata.  Questo lungo discorso (che potrebbe divenire assai più articolato se non ci si limitasse, come qui, ad accennare solamente agli argomenti di dibattito) quali riflessi può avere sull.accostamento alla didattica delle Scienze Naturali?  Forse non esiste una soluzione unica, ma ogni insegnante dovrà scegliere quella a lui (lei) più congeniale.  Una indicazione di fondo potrebbe essere la seguente: non perdere di vista il rapporto stretto che esiste tra gli elementi "descrittivi" (nozioni, classificazioni, repertorii, nomenclature) e i criteri "interpretativi" (modelli, forme di ragionamento, teorie), evitando di "demonizzare" o di "mitizzare" gli uni rispetto agli altri.  (Anche il più vieto descrittivismo deve in ultima analisi sottintendere una ipotesi di lavoro o una scelta interpretativa del fenomeno sotto studio).  Inoltre, poiché il discorso fin qui fatto aspira ad una sua pur embrionale organicità, si potranno cercare altre soluzioni negli aspetti che saranno ora sviluppati.

 

Cultura specialistica contro cultura generale: una causa prevedibile

La cultura scientifica moderna, sulle realizzazioni della quale è inutile qui spendere parole, ha raggiunto nel suo sviluppo attuale un grado così elevato di espansione e di complessità da richiedere, per la sua gestione in progresso, l’adozione del criterio specialistico: lo scienziato-ricercatore oggi non è più un "filosofo della Natura" come era ancora possibile ai tempi di Pasteur o di Darwin, bensì un professionista dotato di una buona formazione d i base e istruito in mani era approfondita in una singola disciplina, della quale conosce poi di prima mano solo alcuni rami, talvolta uno solo, e di tali argomenti è specialista.  L’aggiornamento continuo che egli deve mantenere nel campo specifico della propria ricerca e il suo affinato e incisivo procedere su quell.unico fronte, sono compiti che non concedono molto spazio all’approfondimento di altre discipline e che lasciano appena il tempo di dare un’occhiata all’opera dei colleghi che lavorano sui rami adiacenti della propria stessa disciplina.

 

La quantità di informazione essenziale per ogni singola disciplina scientifica supera ormai la capienza di uno o due volumi di testo e il suo apprendimento adeguato al fine di inserirsi in un filone di ricerca già avviato richiede alcuni anni di studio intenso e di esperienza sul campo.  Il grande fiorire, negli ultimi decenni, di riviste divulgative scientifiche testimonia ampiamente una sentita necessità di ridurre la divaricazione che altrimenti incolmabile separerebbe sempre più l’ambiente della ricerca scientifica e l’uomo di cultura.  In altri termini, la cultura generale moderna ha bisogno di una mediazione per impadronirsi dei concetti nuovi che emergono di continuo dall’assiduo lavorio degli scienziati specialisti.  È giusto chiedersi, a questo punto, che cosa si intenda per cultura generale: ed è opportuno, nel dare una risposta a una domanda del genere, scegliere una definizione operativa, che non rimanga solo un elegante ma vuoto gioco di parole.  In prima istanza si può definire cultura generale l’insieme di nozioni (inclusa la conoscenza di almeno una lingua straniera a diffusione internazionale) e di educazione al ragionamento e alla riflessione che consente a una persona adulta di leggere nella sua interezza, comprendendo adeguatamente e valutando criticamente, un quotidiano.  Se a qualcuno questa definizione apparisse un po’ limitata, la si può estendere aggiungendo al quotidiano i notiziari e documentari radiotelevisivi e qualche rivista, e completando l’arco delle attività culturali generali con la capacità di discutere con altre persone ogni genere di evento che riguardi la vita sociale in ogni suo aspetto.

 

Si può rilevare e riassumere che la definizione ora data concerne essenzialmente la capacità di ricevere, vagliare, rielaborare e trasmettere informazioni di carattere sociale.  Verificare se una persona è dotata di una cultura generale più o meno vasta, secondo la definizione di cui sopra, può essere cosa relativamente agevole.  Assai meno facile è indicare e fornire i mezzi per acquisire tale cultura: infatti, questo equivale a definire il metodo e i programmi di insegnamento della nostra Scuola.  E anche se il discorso qui dovrà orientarsi necessariamente sulle Scienze Naturali soltanto, è sottinteso che esso andrebbe fatto per la letteratura, le arti, le lingue straniere, la storia, la filosofia, ecc.  Quello che si cercherà di delineare nel rimanente è un possibile accostamento al problema dell’insegnamento delle Scienze Naturali che tenga presenti gli attuali requisiti di una cultura solidale adeguata ai tempi.  Posto in termini essenziali, esso si pone come ricerca di una soluzione all’antitesi tra la sempre più spinta specializzazione delle conoscenze scientifiche e la necessità di trasmettere i loro principii di base in una forma che generi una istruzione globale efficiente.

 

Una prospettiva unitaria: utopia culturale o necessità didattica?

Si amo giunti al p unto di poter convogliare gli argomenti fin qui presentati in un discorso prospettico che investa l’insieme dei problemi posti dalla moderna didattica delle Scienze Naturali.  L’idea che siamo andati elaborando fin qui è riassumibile nelle seguenti proposizioni:

1) insegnare Scienze Naturali significa in sostanza accostare lo studente a modelli di conoscenza che non siano fini a se stessi, ma che abbiano un potenziale euristico più generale, siano cioè paradigmi di ulteriore espansione della conoscenza e dell.apprendimento;

2) in questa prospettiva, il contenuto specifico di ogni disciplina non va appreso mnemonicamente (salvo che nelle sue definizioni elementari) bensì usato come esperienza conoscitiva;

3) obiettivo principale della didattica delle Scienze Naturali nelle Scuole Secondarie Superiori è la formazione di una cultura generale intesa nel senso definito sopra (e questo vale, come si è già detto, per tutte le materie), e non l’addestramento specialistico di professionisti;

4) tale obiettivo si può realizzare proponendo lo studio critico e riflessivo di specifici modelli di cultura scientifica scelti dal repertorio a disposizione dell.insegnante.

 

Ci si domanderà se questo genere di proposta sia ragionevole, se sia cioè proponibile all.insegnante di Scienze Naturali la rinuncia al classico programma di coprire nel suo insegnamento tutto il campo di determinate discipline, per scegliere invece un itinerario conoscitivo che parta da una sola di queste, presa come paradigma di un linguaggio scientifico comune, da usare per la ricognizione di diversi altri settori che andranno letti in chiave interdisciplinare.  Sembra ragionevole proporre il superamento di una impostazione nozionistica o specialistica attraverso l’uso di uno strumento di tal genere?  Posta in questi termini, l’operazione di accostamento alla formazione di una cultura scientifica generale non rischia di rivelarsi un utopia?  La risposta a queste obiezioni può venire solo da una corretta valutazione della necessità didattica, che possiamo solo definire come l’introduzione di solide basi concettuali, metodologiche e di linguaggio per progredire verso un apprendimento formativo.

 

Diviene allora spontanea l’individuazione di strategie di insegnamento che privilegino la scelta di argomenti adeguati particolarmente alla realizzazione della proposta ora avanzata.  Si possono agevolmente risolvere le obiezioni riguardanti il "pignolo descrittivismo" o il "riduzionismo miope", come pure quelle sulla settorialità delle discipline o il mancato rapporto con la "realtà di tutti i giorni".  Docente e discente non sono più costretti a subire il programma, ma liberi di costruirlo secondo un propria necessità di maturazione culturale, in una parola (una grossa parola, spesso dimenticata) impegnati a fare scuola di umanesimo.  Secondo questa impostazione, l’insegnamento delle Scienze Naturali si propone di avanzare su una prospettiva unitaria che adotti una visione globale della cultura scientifica attraverso la consapevole analisi dei suoi aspetti specifici.

 

Conseguenze della prospettiva unitaria sul programma di insegnamento: un ventaglio di alternative per ogni esigenza

La relativa libertà di costruire un programma di insegnamento delle Scienze Naturali secondo le linee generali sopra esposte pone idealmente il docente nella condizione di scegliere la base di tale programma secondo la propria propensione per determinate discipline.  Che la trasmissione di una cultura scientifica risulti tanto più efficace quanto meglio è padroneggiata dal docente, è un punto sul quale si può concordare universalmente; quello che la presente proposta chiede in aggiunta è la condizione che il paradigma scientifico adottato sia investito di attributi generalizzanti e interdisciplinari, agendo da formatore di un habitus mentale scientifico e non da semplice informatore di conoscenze acquisite.  Posta questa condizione, si può affermare che il ventaglio di alternative proponibili è abbastanza vasto da coprire ogni tipo di esigenza, sia del docente che del discente.  Queste considerazioni, mantenute sul piano discorsivo fin qui adottato, restano ovviamente nel vago e non si prestano a valutazioni di tipo operativo.  Per uscire da questa limitazione è necessario prendere in esame almeno nelle sue linee generali un esempio specifico, basato (come era nelle premesse) sulle esperienze didattiche e scientifiche di chi scrive, anche se queste si sono svolte al di fuori della Scuola Secondaria Superiore.  È opportuno sottolineare che quanto segue è un esempio astratto la cui applicabilità nella pratica didattica dell.insegnamento superiore è tutta da verificare.

 

Un programma chimico come paradigma didattico

Innanzitutto un chiarimento sulla qualificazione indicata nel titolo: per "Chimica" si intenderà qui ogni aspetto dei fenomeni naturali che si possa interpretare attraverso il linguaggio di questa disciplina, partendo da concetti tradizionalmente "fisici" come quello di energia (nelle sue varie forme) per arrivare ai processi biologici, geologici e astrofisici.  Questo vale evidentemente anche come rivendicazione della qualità interdisciplinare del programma, che si propone di introdurre denominatori comuni come modelli analizzati e di avviare al tempo stesso una diversificazione delle loro plurime valenze.  Perché la scelta "chimica"?  La risposta a questa domanda potrebbe essere banale o superflua, ma non lo è affatto se ci si ripromette di analizzare subito i motivi di ogni scelta e di acquisire l’habitus mentale critico indispensabile per l’azione culturale che è il nostro obiettivo.

 

L’elemento qualificante di questa scelta si trova nella peculiare natura di questa disciplina che consente di esplorare entro vasti limiti un campo di processi che vanno dal microscopico al macroscopico, mettendo a fuoco piani diversi di complessità dei fenomeni naturali.  In effetti, l’ambito delle possibilità esplorative è talmente ampio da richiedere una drastica selezione di argomenti per rientrare nei limiti di tempo di un corso anche triennale.  Un possibile itinerario didattico prende le mosse da due sistemi di concetti fondamentali: da un lato il plesso di concetti che ruotano intorno all’idea di energia (potenziale, lavoro, forza, potenza, ecc.), dall’altro il sistema periodico degli elementi e la struttura dell’atomo.  L’interazione tra questi due blocchi di partenza conduce alla formulazione del legame chimico in tutte le sue forme e quindi alla struttura, stabilità e reattività delle molecole.  L’introduzione dei principi della termodinamica consente di espandere notevolmente il campo di applicazione dei concetti energetici, con una vasta gamma di fenomeni chimico - fisici macroscopici fondamentali, come l’equilibrio chimico e le sue particolari espressioni (equilibrio acido/base, potenziale elettrochimico), fino al concetto di entropia, che apre il cammino all’analisi dei processi di non equilibrio, delle strutture dissipative e al problema concernente ordine/disordine nel mondo macroscopico.  Il cammino non è sempre lineare e impone di tornare sui propri passi per approfondire aspetti particolari della Tavola Periodica.  La chimica del carbonio è il mondo delle molecole complesse (che siano quelle sintetizzate dall’ingegnosità del chimico organico o quelle analizzate dalla pazienza del biochimico) e schiude la prospettiva di un microcosmo macromolecolare e sopramolecolare dove si introducono fattori di interazione legati alla forma delle molecole e non solo alla reattività dei singoli atomi costituenti o dei gruppi funzionali: un modello di non trascurabile interesse per accostarsi, alla comprensione di quel fenomeno universale e affascinante che è il passaggio da un livello gerarchico a un altro in un sistema complesso che ha proprietà globali o non possedute dalle sue singole parti.

 

L’escursione in particolari ramificazioni di questa parte dell’itinerario può occupare un’estensione variabile del corso complessivo, a seconda dell’interesse specifico di chi apprende e di chi insegna (o anche in base alla valutazione delle qualità didattiche o euristiche dei modelli proponibili).  Lo studio della chimica cellulare è certo il paradigma che viene subito in mente a chi scrive.  Le diramazioni tendono spontaneamente alla divergenza: ci si può a questo punto lasciare attrarre dalle Scienze della Terra e cercare ordine/disordine, strutture, processi nella Mineralogia, nella Geochimica e in altri aspetti della Geologia.  Come è verosimile che nasca la curiosità di vedere come si è generata la Tavola Periodica nella sua interezza, e si voglia indagare il campo della Astrofisica e della Cosmologia/Cosmogonia.  Dalle reazioni nucleari nelle stelle ai processi energetici fondamentali della biosfera ci guida quel "sottile" pennello di fotoni che quotidianamente investe il nostro pianeta: l’accostamento ai processi biochimici della fotosintesi può essere un.introduzione allo studio degli organismi vegetali.  L’accumulo di sostanza organica sintetizzata da questi nelle ere geologiche ci riporta alla Geochimica e alla Chimica del petrolio.

 

Partire da qui per una indagine sulle fonti energetiche e dei materiali per l’umanità rappresenta certamente un’attraente escursione, che va nella direzione di quella prospettiva di un dibattito culturale globale che ci si è proposti fin dall’inizio. Da questo punto in poi la selezione degli argomenti comincia a divenire feroce: ma che si voglia approfondire il discorso sull’uomo in quanto organismo vivente o che si cerchino modelli biologici più semplici nello studio dei Procarioti, sarà necessario prima o poi affrontare la Genetica: e di qui alla Biologia Molecolare e ai suoi sviluppi biotecnologici il passo è breve (anche se non necessariamente obbligato).  Ci si potrà porre l’alternativa tra una problematica ambientale o una biomedica (ma forse una non esclude l’altra) e ci sarà sempre una lezione utile da apprendere.  D’altronde, la Genetica si offre anche come base di partenza per un dibattito sulle teorie evolutive e sulla origine della vita sulla Terra.  Se non credete di essere già alla fine di un triennio, vuol dire che avete lasciato spazio per qualcosa di importante: non è nulla di male.  Ci si potrà accorgere che la Fotochimica dice cose interessanti sui meccanismi della visione, e analizzando questi processi dal punto di vista biochimico si potrà imboccare la strada che conduce ai meccanismi di trasduzione dei segnali nelle cellule degli organismi viventi.  Ci si imbatterà così prima o poi nella problematica della trasformazione cancerogena.  Ma lo studio dei sistemi di comunicazione tra csseri viventi e delle loro reciproche inter relazioni ha anche altri aspetti di vasto interesse, coperti da discipline come l’Etologia e l’Ecologia.  E qui conviene per il momento fermarci.

 

Un invito a proseguire

L’arte di provocare un dibattito non si apprende facilmente e spesso ci si accontenta di esternare al prossimo un grumo di pensieri che con ricorrenza ci arrovellano.  Forse la lunghezza di questa proposta supera la capacità di sopportazione anche dei più pazienti.  Resta però la speranza che qualcuna delle frasi qui scritte suscitino una riflessione e una replica meditata (o invece una subita reazione).  Quello che è ben chiaro nella mente di chi scrive è che un ulteriore contributo all.argomento in discussione può solo venire da un dibattito a più voci (magari provenienti da diverse esperienze e/o competenze), che spingano il discorso in una direzione o nell’altra o che passino il classico colpo di spugna su tutto quanto per avanzare una proposta valida e completamente diversa.  Se anche si levasse una sola voce ad indicare come proseguire, lo scopo di questo accostamento sarebbe raggiunto.

 

 

Pubblicato originariamente su Naturalmente, 1990, 3 (1), 4-9.