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Comunicazione (efficace?) delle Scienze Il problema generale della comunicazione scientifica area fisica febbraio-maggio 2013.

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Presentazione sul tema: "Comunicazione (efficace?) delle Scienze Il problema generale della comunicazione scientifica area fisica febbraio-maggio 2013."— Transcript della presentazione:

1 Comunicazione (efficace?) delle Scienze Il problema generale della comunicazione scientifica area fisica febbraio-maggio 2013

2 Sulle conoscenze di senso comune modalità di elaborazione delle conoscenze scientifiche modelli di concettualizzazione rielaborazione e riorganizzazione dei saperi costruzione della conoscenza e ruolo dellinsegnamento alunno con prerequisiti disciplinari di senso comune caratterizzati da regole coerenze campi di intervento e validità centralità del linguaggio condivisione/rifiuto di componenti scientifiche

3 La formazione dello spirito scientifico Nelleducare, la nozione di ostacolo epistemologico è misconosciuta. Spesso mi ha colpito il fatto che i professori di scienze – più ancora di altri, se ciò è possibile – non comprendono il fatto che si possa non comprendere. I professori di scienze immaginano che lo spirito cominci come una lezione, che si possa sempre correggere unattitudine indifferente ripetendo una classe, e che si possa far comprendere una dimostrazione ripetendola punto per punto. Non hanno ancora riflettuto al fatto che ladolescente arriva alle lezioni di fisica con delle conoscenze empiriche già costituite: si tratta, allora, non di acquisire una cultura sperimentale, bensì di cambiare la cultura sperimentale, rovesciando gli ostacoli già accumulati nella vita quotidiana. Bachelard, La formation de lesprit scientifique, 1938

4 Conflittualità fra le conoscenze di senso comune e scientifica La conoscenza scientifica è sempre più lontana dalla complessità della vita quotidiana: non serve conoscere la termodinamica del motore a scoppio per guidare una macchina. Daltra parte, la scienza capace di progettare centrali nucleari e shuttle spaziali ha difficoltà a spiegare lequilibrio di una bicicletta, fatto alla portata di ogni bambino. Meyer, 1990 Inoltre la scienza da un lato è per definizione democratica, universalistica, aperta alla verifica ed al controllo di tutti. Ma per altro verso la scienza è altra cosa dalla pratica delluomo comune. E, per definizione, separata, anzi postula la netta separazione tra teoria e pratica, affida il controllo ad esperti competenti, escludendo perciò totalmente il controllo democratico ed universale delluomo comune Mazzonis e Cini, 1981

5 Origine della conoscenza scientifica… … dalla conoscenza di senso comune, con la progressiva e costante sostituzione del conoscere per fare con il fare per conoscere. Il senso comune descrive bene il reale, ma non lo spiega (perché è complesso); la conoscenza scientifica privilegia semplicità, coerenza e generalizzabilità per porzioni di realtà più circoscritte e limitate.

6 Realtà della conoscenza di senso comune legata a … Fattori di percezione (come i sensi percepiscono forza, movimento, equilibrio, velocità …) Il linguaggio (e la sua evoluzione storica: calore, peso, energia come parole) Informazioni esterne (scolastiche ed extrascolastiche).

7 Fisica intuitiva

8 Impeto: antico o moderno ?... ogni cosa mossa con furia seguiterà per laria la linia del movimento del suo motore. Se quello che muove la cosa in circulo, sella fia lasciata in quel moto, il moto suo fia curvo... Impeto = quantità di moto?

9 MISCONCEZIONI in METEOROLOGIA Be very, very careful what you put into that head, because you will never, ever get it out. Thomas Cardinal Wolsey ( ) nuvole, umidità e spugne pioggia e gioccioline effetto serra e radiazione il gabinetto di Coriolis la luna fredda i lampi di calore le date delle stagioni

10 La PRESSIONE? L'atmosfera, quest'ultima risulta formata da un miscuglio di aria contenente gas di varia natura che, venendo attratti verso il centro della Terra dalla forza di gravità,esercitano sulla superficie di quest'ultima, una Pressione, che chiameremo "Pressione Atmosferica"; la Pressione Atmosferica quindi, è "la colonna d'aria che gravita sulla superficie terreste unitaria al livello del mare (quota 0)."

11 Sulle nuvole Le nuvole si formano quando laria si raffredda perché laria fredda non può contenere (hold) vapore come laria calda quando laria umida si raffredda si posso formare nubi (molto meglio) Le spiegazioni universali dellaria satura e della spugna valgono come 19/95=1/5 per avere semplificato la cifra 9! La storiella dello spazio ridotto fra le molecole e leffetto spugna

12 Sulle nuvole Il rateo fra evaporazione e condensazione è ciò che conta. Le vere dipendenze del rateo di evaporazione: Fasi (più rapida evaporazione dal liquido che dal solido) Forma del contorno (più rapida evaporazione da piccole curvature convesse) Purezza (impurità possono ridurre la rapidità di evaporazione) Temperatura (ad alta temperatura le molecole hanno più energia) Le spiegazioni universali dellaria satura e della spugna valgono come 16/64=1/4 per avere semplificato la cifra 6!

13 Gocce di pioggia lacrimose La cultura della tradizione grafica: ma le gocce vere come sono fatte?

14 Gocce di pioggia lacrimose La cultura della tradizione grafica: ma le gocce vere come sono fatte? Evidenze sperimentali: Fotografiche Teoriche Indirette (arcobaleno, radar)

15 Gocce di pioggia lacrimose Precipitazioni e leggi fisiche: Newton e la (in)dipendenza dalla massa: ancora le misconcezioni! Eppure le osservazioni sono semplici: pioggia e pioviggine La velocità limite, lattrito, la legge di Stokes …

16 Leffetto serra

17 Dal sito nonsoloaria (o soloaria?), Il processo serra consiste in un riscaldamento del pianeta per effetto dellazione dei cosiddetti gas serra, composti presenti nellaria a concentrazioni relativamente basse (anidride carbonica, vapor acqueo, metano, ecc.). I gas serra permettono alle radiazioni solari di passare attraverso latmosfera mentre ostacolano il passaggio verso lo spazio di parte delle radiazioni infrarosse provenienti dalla superficie della Terra e dalla bassa atmosfera (il calore riemesso); in pratica si comportano come i vetri di una serra e favoriscono la regolazione ed il mantenimento della temperatura terrestre ai valori odierni. Lenergia ricevuta complessivamente dalla superficie terrestre e dalla troposfera viene poi riemessa sottoforma di energia termica come raggi infrarossi. Alcune sostanze presenti in atmosfera (i gas serra) assorbono gran parte di questa radiazione per poi reirradiarla in tutte le direzioni. Circa il 6% di questa energia si perde nello spazio, parte viene riassorbita nuovamente dai composti atmosferici, mentre la quantità maggiore dellenergia viene reirradiata verso la terra, riscaldandola. I gas serra agiscono così come i vetri di una serra: fanno passare la luce solare e trattengono il calore.

18 Leffetto serra La terra è continuamente colpita dalla radiazione elettromagnetica emessa dal sole, parte di questa radiazione viene assorbita dall'atmosfera terrestre ma la grande maggioranza colpisce la crosta terrestre. Di questa radiazione parte viene assorbita dalla superficie, parte è riflessa come radiazione luminosa di varia frequenza (è per questo che noi vediamo le cose con i rispettivi colori) e parte viene riflessa come radiazione a lunghezza d'onda maggiore (tipicamente infrarossi). Sono proprio questi infrarossi che generano l'effetto serra: l'atmosfera (come il vetro di una serra) è quasi completamente trasparente alla luce visibile ma è estremamente opaca alla radiazione infrarossa pertanto gli infrarossi riflessi dalla superficie non "scappano" nello spazio ma restano racchiusi tra la superficie e gli strati alti dell'atmosfera (come in una serra dove sono intrappolati sotto i vetri).radiazione elettromagneticarrestre mrarossi ch

19 Leffetto serra La superficie del globo terrestre è più calda di quanto sarebbe in assenza di atmosfera perché riceve energia da due sorgenti: il Sole e latmosfera (e non solo dal Sole) Entrambe le sorgenti emettono perché sono ad una temperatura finita La Terra riceve circa il doppio di energia dallatmosfera di quanto ne riceve dal Sole.

20 Leffetto serra Leffetto serra è una buona cosa? Si, se si apprezza la vita Latmosfera (o qualunque gas serra) agiscono come una coperta? E una povera metafora. Le coperte servono a sopprimere la convezione, latmosfera fa in modo di renderla possibile! Latmosfera intrappola la radiazione? No, latmosfera assorbe la radiazione emessa dalla Terra. In seguito al suo assorbimento, la radiazione cessa di esistere ed è trasformata in energia interna e cinetica delle molecole. Come si fa ad intrappolare qualcosa che non cè? Latmosfera re-irradia? E vero che latmosfera assorbe la radiazione terrestre ma non la irradia di nuovo: irradia perché ha una temperatura finita, non è un serbatoio di radiazione! La radiazione assorbita e quella emessa non solo la stessa, hanno anche uno spettro completamente diverso. E non si può nemmeno parlare di riflessione della radiazione!

21 Leffetto serra Latmosfera intrappola calore nella produzione delleffetto serra? Niente affatto: con la stessa rapidità con la quale latmosfera assorbe energia termica essa lo perde. Se ci fosse intrappolamento o ritenzione di energia, la temperatura dovrebbe continuamente salire! Dunque, latmosfera si comporta come una serra o no? Il nome serra è in realtà sfortunato. In una serra il meccanismo principale per mantenere laria calda è quello della soppressione della convezione (dallinterno allesterno della serra). Una vera serra agisce come una coperta che evita a bolle di aria tiepida di fuggire dalla superficie. Nemmeno il paragone con il surriscaldamento in una macchina chiusa durante lestate regge, perché anche questo è causato dalla soppressione della convezione. Il fatto che la radiazione visibile passi e quella infrarossa meno non spiega comunque il surriscaldamento in modo quantitativamente consistente.

22 Coriolis a sproposito

23 La forza di Coriolis in effetti influenza vortici che durano a lungo La forza di Coriolis è veramente piccola quando agisce su scale temporali locali (i pneumatici di unautomobile, il CD che ruota, il lavandino che si svuota) La direzione di svuotamento è determinata da altri fattori (dal modo di riempimento, da vortici locali, dalle pareti del contenitore) E possibile evidenziare la rotazione terrestre dal verso di svuotamento di un contenitore usando particolari accorgimenti Perché insegnanti e libri di testo insistono ad affermare ciò che non accade in realtà? La trappola per turisti allequatore Altri effetti connessi: la pietra Celtica, i riccioli, i cani che si accucciano …

24 Giochi e giocattoli La (scienza) fisica moderna A scuola ma non solo progetti ed attività del Laboratorio di Comunicazione delle Scienze Fisiche

25 I giochi della Fisica

26 Mostre ed Exhibit

27 I Giochi di Einstein 2005 «Provai una meraviglia di questo genere alletà di 4 o 5 anni, quando mio padre mi mostrò una bussola. Il fatto che quellago si comportasse in quel certo modo non si accordava assolutamente con la natura dei fenomeni che potevano trovar posto nel mio mondo concettuale di allora, tutto basato sullesperienza diretta del toccare».

28 rilettura dellautobiografia scientifica di Einstein le teorie di unificazione i modelli nella scienza la storia del pensiero scientifico visualizzazione I Giochi di Einstein 2005

29 emozione stupore tecnica immagine I Giochi di Einstein 2005

30

31 QUALCHE NUMERO totale visitatori: media / picco di visitatori al giorno: 253 / 886 studenti: (900 gruppi) partecipanti alla primavera della scienza (attività collaterali): oltre I Giochi di Einstein 2005

32 Laboratori di Scienza per Gioco la scommessa del Museo Tridentino la scommessa del Dipartimento di Fisica gli stili comunicativi ed i contenuti

33 equilibrio galleggiamento luce e colori in una bolla di sapone elettroni, atomi e molecole nonsolomusica il volo Laboratori di Scienza per Gioco

34 Elettroni, Atomi e Molecole biglie e molle

35 Volare quasi davvero Simulazione del volo: fondamenti di fisica fisica dei fluidi tecnologia dei materiali comunicazioni abilità, concentrazione, manualità: i vantaggi del video-giocatore

36 Altri eventi...


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