Come spiegato molto bene da Hammer nel suo articolo del 1994, eccellentemente riassunto da Jorge Grave durante la formazione che aprì le attività di KEY, possiamo facilmente identificare tre caratteristiche distintive nell'approccio più costruttivo all'apprendimento della scienza. Le discuteremo in seguito, interpretando liberamente l'articolo di Hammer.

Negli studenti di materie scientifiche, bisogna incoraggiare tre cose:

1) La ricerca del significato dei concetti;

2) una visione integrale, coerente e sistemica della conoscenza;

3) la messa in discussione e la riformulazione autonoma dei contenuti.

Nel caso specifico della fisica, questi tre elementi equivalgono a saper padroneggiare un formalismo matematico che serve da modello di un certo aspetto della realtà, e saper tradurre qualsiasi elemento di detto formalismo nel suo corrispondente reale e viceversa.

L'atteggiamento opposto, e sfortunatamente molto più comune, è la visione dell'apprendimento come immagazzinamento di concetti senza nesso tra loro, nei quali si crede perché sono stati proferiti da un'autorità (la professoressa, il libro di testo, etc. ), e il cui unico fine è utilizzarli nel ristretto contesto scolare per risolvere gli esercizi, molto spesso estremamente standardizzati, e ripeterli durante l'interrogazione.

L'insegnamento della scienza perde di qualsiasi utilità, importanza e significato, se non riesce a permettere agli alunni di andare oltre l'atteggiamento descritto nel precedente capoverso e adottare invece le tre credenze epistemologiche, come vengono chiamate, della lista riportata sopra. Esistono studi nella letteratura scientifica che suggeriscono come l'intelligenza o un talento innato specifico per le scienze, non sono così strettamente legati come spesso si crede alla probabilità di adottare le credenze epistemologiche corrette. Sono studi particolareggiati di un numero limitato di studenti (si veda lo stesso articolo  di Hammer del 1994 citato all'inizio), oltre ad altre ricerche che mostrano l'efficacia di determinate pratiche pedagogiche (in particolare la discussione tra alunni) possa fare una grandissima differenza per il meglio nella scelta delle credenze epistemologiche degli studenti.

Le tre caratteristiche del buon apprendimento descritte sopra, dipendono l'una dall'altra, ovviamente. Un esempio ci aiuterà meglio a capire perché. Un alunno che si domanda il significato di pressione, la "P" che si trova in alcune formule, non si limiterà a voler sapere il valore numerico che si deve sostituire al simbolo "P" per fare i conti e ottenere la risposta corretta all'esercizio. La pressione è un concetto astratto che si applica a un vastissimo spettro di situazioni. Si capisce il significato di "P"  anche domandandosi, per esempio, perché la pressione che sentiamo quando ci tuffiamo, è più forte nel fondo della piscina di quanto non lo sia vicino alla superficie. La volontà di capire cos'è la pressione, produce pertanto il risultato di relazionare un'esperienza di vita fuori della scuola con un concetto letto nel testo di fisica. Inoltre, affinché il significato di pressione non si perda totalmente, le relazioni che un alunno costruisce tra i concetti che coinvolgono la pressione, devono essere tutte compatibili tra di loro, non possono cioè contraddirsi a vicenda. Con pochi principi, sarà possibile spiegare molti fenomeni. A questo punto, fatti che sembrano contraddire questi principi, provocano in chi cerca di capire una sensazione scomoda che si vuole risolvere, affinando la comprensione dei principi o l'interpretazione dei fatti. Per poter fare questo, bisognerà utilizzare le nozioni che ci vengono dalle figure di autorità e dai testi adottati ufficialmente in un modo che non è esplicitamente indicato dagli stessi. Quindi, la messa in discussione e riformulazione autonoma dei contenuti. Ricapitolando, abbiamo visto in un caso concreto come uno studente che voglia seguire la prima delle tre convinzioni epistemologiche menzionate nella lista sopra, seguirà molto probabilmente anche le altre due. Saremmo potuti partire dal secondo o terzo punto, il discorso non sarebbe cambiato.

Ipotizziamo che questo processo abbia a che vedere con la coerenza in campo etico. Una persona che relaziona le convinzioni che sposa con le sue azioni quotidiane, è costretta a comportarsi in modo etico o a riconoscere esplicitamente i suoi limiti. Questi limiti sono inerenti alla condizione umana, ma la capacità di riconoscerli ha un grande impatto sul comportamento. Non stiamo sostenendo che le persone con le convinzioni epistemologiche più costruttive siano anche le più coerenti nella loro vita sociale, né il viceversa. Vogliamo semplicemente proporre una simiglianza tra i processi che portano alle due condizioni, entrambi basati nella capacità di collegare informazioni che normalmente rimangono separate. Riflettere sul processo di apprendimento mentre avviene, aumenta le possibilità di trarne beneficio in contesti diversi tra loro.

La ricerca di un sistema integrale e coerente di nozioni, ci porta a utilizzare meglio le nostre intuizioni. Il significato che diamo qui alla parola "intuizione", è il "pensiero veloce" che Daniel Kahneman descrive nel suo ottimo libro "pensare lenti e veloci": quella saggezza che non passa per la coscienza e per la scelta deliberata, che agisce quasi indipendentemente dalla nostra volontà. Le intuizioni nella fisica sono importanti, così come in qualsiasi altro campo della creatività umana. Ma possono anche essere un grande ostacolo. Una caratteristica fondamentale della conoscenza scientifica, è la sorprendente negazione di fortissime intuizioni. La terra non è piatta. E non è neanche eternamente immobile. Un corpo pesante non cade al suolo più rapidamente di un corpo leggere, per quanto più leggero, se ai due corpi si oppongono due forse di attrito dell'aria uguali tra loro. La scienza in generale ci dice sempre che qualcosa che altrimenti penseremmo essere ovvia, è sbagliata. Gli esseri umani e i cani non appartengono a due stirpi completamente separate … Apprendere la scienza, vuol dire smontare molte intuizioni che tutti noi abbiamo avevamo a un certo punto della nostra vita. Lo stesso Newton, quando formulò la teoria della gravitazione universale, sentì un certo fastidio all'idea di un'azione a distanza. Non ci può essere forza senza contatto diretto. Questo è quello che l'intuizione suggeriva a Newton e ancora suggerisce a tutti che non hanno mai studiato il concetto di campo di forze. Ma Newton non smise di avere intuizioni dopo aver formulato la teoria della gravità. Semplicemente cominciò ad avere intuizioni più sofisticate, perché il suo bagaglio intellettuale incamerò un altro elemento: l'interazione a distanza. Senza la possibilità di affinare le intuizioni, l'unica fisica comprensibile per noi sarebbe quella di Aristotele, che è anch'essa un'organizzazione coerente di concetti inter-relazionati e densi di significato, ma non ha subito le alterazioni imposte da secoli di raccolta sistematica di dati empirici. L'intuizione non passa per la coscienza, ma si alimenta di tutto l'apprendimento che abbiamo già acquisito coscientemente e che abbiamo già interiorizzato in modo sufficientemente profondo. Questo processo avviene al livello individuale, ma anche sociale e storico. Alunni e alunne, già alle scuole medie superiori, hanno la possibilità di sviluppare intuizioni di fisica più raffinate di quelle di Aristotele, senza necessariamente avere molta più propensione o passione per la fisica di Aristotele.

Apprendere che un'intuizione non è corretta, è un evento trasformatore. Proponiamo nuovamente una corrispondenza tra questo aspetto dell'apprendimento della scienza e una sua controparte nella vita quotidiana: se rimaniamo attaccati tenacemente alle nostre intuizioni iniziali, perdiamo ottime opportunità di di affinare tali intuizioni. Abbandonare l'intuizione che "più è forte la nostra opinione, più dev'essere vera", per esempio, aiuta a sviluppare l'intuizione molto più sottile e fertile che "la realtà tende a essere più complessa di quello che sembra a prima vista".  È quest'apertura al cambiamento che la scienza richiede in ambito intellettuale e che la vita sensata e profonda richiede in ambito sociale.

Vogliamo lasciarvi con un'ultima osservazione riguardo alla messa in discussione. È fondamentale, ma non vogliamo sposarne una versione radicale e semplicista. La fiducia è la base imprescindibile di qualsiasi processo sociale positivo o negativo, compreso la costruzione della conoscenza scientifica. Non è possibile per un individuo isolato misurare la dimensione media annua di un ghiacciaio, per esempio. Per avere qualsiasi conoscenza di scienza del clima, bisogna avere fiducia nel processo sociale che permetto alle istituzioni scientifiche di elaborare e tramettere informazione. Einstein non rifece autonomamente tutte le esperienze di fisica che erano state effettuate dai tempi di Galileo fino all'inizio del ventesimo secolo. Se si fosse preso questo inutile disturbo, non avrebbe avuto il tempo di rivoluzionare la fisica. Einstein, come qualsiasi persona che voglia fare qualsiasi cosa, dovette avere fiduccia in un processo sociale. Diede fiducia ai testi di fisica che erano a sua disposizione, accettò come valide le conoscenze di fisica della sua epoca, per poi mettere in discussione e riformulare da cape una parte di queste.

Sapere quando avere fiducia e quando mettere in discussione è una capacità complessa e cruciale, specialmente nell'epoca di internet. Non credo in qualsiasi cosa qualsiasi persona mi dica. Ma quando chiedo indicazioni per la strade agli abitanti di una località in cui mi trovo per la prima volta, credo in quello che mi viene detto, e in più di 30 anni di vita adulta non mi sono mai dovuto pentire di questo. Per questo, la mia fiducia nelle indicazioni degli abitanti per trovare la strada, è confermata dalla mia esperienza personale, nonostante l'inevitabile accadimento di errori sporadici. Analogamente, la mia fiducia nella conoscenza scientifica, così come viene formulata in testi, articoli, video educativi, etc ... viene dall'esperienza quotidiana, nonostante sia cosciente che tale conoscenza è incompleta e macchiata da errori. Chi rifiuta l'autorità scientifica in virtù di uno scetticismo di tutte le verità ufficiali, avrà come unica alternativa, credere in altre autorità o limitarsi all'infinitesima porzione di conoscenze che acquisiamo direttamente. Mettere in discussione non significa rifiutare per principio.

Giancarlo Pace
Coordinatore del gruppo - Key 1.0.