della Fisica sviluppata all'interno della divisione "Information and Communications Technology" con l'impiego di applet Java, ipertesti e immagini di supporto. Il prototipo e` stato provato con alcuni studenti del Liceo Scientifico Alberti di Cagliari ed ora e` in rete a disposizione. LibLab viene provato ogni settimana da tre gruppi di venti studenti di scuole superiori della Sardegna che partecipano ai corsi di alfabetizzazione telematica offerti gratuitamente dal CRS4 (il "Centro di Ricerca, Sviluppo e Studi Superiori in Sardegna" presso il quale la sperimentazione ha luogo) all'interno della programmazione dell'Area "Trasferimento Tecnologico e Rapporti Scientifici".
Nella societa` pre-tecnologica l'educazione, in Italia come nel resto
d'Europa, e` sempre consistita in un processo definito, rigido, immutabile, che
nella tradizione scolastica si identifica con il modello lineare. In questo
modello gli argomenti insegnati dal docente seguono la logica nozionistica: e`
una sorta di sequenzialita` di tipo deduttivo.
Nella societa` attuale,
caratterizzata da un alto grado di mobilita` fisica e culturale, l'educazione
assume i connotati di una realta` aperta e in continua trasformazione. I
percorsi didattici seguono la logica dell'itinerario formativo, mentre nella
progettazione curricolare si afferma il modello modulare. Le nuove tecnologie
sono parte integrante di questi processi: favoriscono e sono favorite dalla
mobilita` e dalla flessibilita`.
Il modello lineare, ancora oggi dominante,
appare come una gabbia rigida in netto contrasto con quell'esigenza di itinerari
personalizzati espressa dalla ricerca didattica moderna. Le nuove tecnologie
offrono una serie di opportunita` che possono essere recepite fin da ora
all'interno della programmazione scolastica. I principali vantaggi dello
strumento didattico ipermediale risiedono nell'assenza di sequenzialita` e nella
possibilita` di impegnare simultaneamente piu` sensi. Inoltre, e` possibile
fondere con successo le tre strategie didattiche: ambienti direttivi (risorse
locali), ambienti aperti (risorse reperibili in rete) e banche dati (archivi e
glossari).
Ambienti di apprendimento (individuale e collaborativo) e
telecomunicazioni (tra due o piu` utenti) possono rappresentare un fattore di
accelerazione per la realizzazione di un nuovo sistema formativo. Le rapide
trasformazioni che coinvolgono le realta` sociali ed economiche impongono quindi
nuove risposte formative: si va nella direzione della formazione permanente.
Cio` significa che la scuola deve insegnare ad imparare, affinche' l'individuo
divenga capace di apprendere e di adattarsi ad ogni eta` In questo modo si puo`
fronteggiare efficacemente anche l'analfabetismo di ritorno.
"Se da una parte la societa` della telematica, dominata dal mezzo televisivo, determina l'omologazione di atteggiamenti e stili di vita, d'altro lato deve essere la scuola a difendere da tali processi di disumanizzazione fornendo i valori di riferimento e gli adeguati strumenti culturali."
L'insegnamento della fisica nella scuola secondaria superiore si articola in
lezioni teoriche e sperimentazioni di laboratorio.
L'impiego delle nuove
tecnologie si colloca a complemento di teoria ed esperimento, in particolare
come ausilio e sostegno alla didattica preuniversiatria e al laboratorio di
fisica, non come surrogato dell'esperienza concreta o in sostituzione dello
stesso docente.
Era nostro obiettivo la realizzazione di uno strumento
interattivo finalizzato ad aprire la strada al laboratorio reale, senza
sostituirsi ad esso.
Particolarmente interessante appare comunque la
possibilita` di sfruttare le rappresentazioni multimediali e interattive per la
modellizzazione e la rappresetazione di leggi fisiche, piu` di quanto possa fare
l'esperienza di laboratorio. Con il linguaggio Java e con le realta` virtuale,
infatti, diviene possibile creare rappresentazioni aderenti alle previsioni
teoriche, le quali - come nel caso della meccanica quantistica o delle reazioni
atomiche - non sono verificabili direttamente a scuola.
Abbiamo puntato ad un metodo attivo di insegnare la fisica, capace di
sfruttare le potenzialita` creative, insieme tecnologiche e pedagogiche, messe a
disposizione dalle moderne tecnologie informatiche.
Ci siamo indirizzati
verso l'interattivita` per costruire un prototipo ipermediale capace di
coniugare alcune delle piu` nuove ed efficaci nel campo delle nuove tecnologie
didattiche: la simulazione e la modellizzazione, le capacita` grafiche, le
risorse della rete Internet (comunicazioni a distanza e navigazione nel World
Wide Web) e soprattutto l'interattivita`.
Il nome del progetto e` "LibLab":
Libro e Laboratorio o Library and Laboratory (biblioteca e laboratorio) a
sottolineare i molteplici ruoli incarnati dalle applicazioni
utilizzate.
LibLab consiste in una serie di ipertesti contenenti esperienze
di laboratorio interattive strutturate in modo da esaltare la partecipazione
dello studente, a vantaggio della comprensione dei contenuti disciplinari senza
richiedere alcuna competenza informatica. Il sistema e` in grado di offrire
risorse didattiche differenziate adatte a all'insegnamento della fisica in
qualsiasi scuola superiore.
Queste risorse si propongono come complemento dei
tradizionali strumenti didattici, allo scopo di colmare la lacuna fra teoria ed
esperimento, senza nulla togliere al valore di lezione, esperimentazione,
manipolazione, dialogo e collaborazione.
LibLab rappresenta in ultima analisi
un modello di lavoro strutturato come interfaccia tra lo studente e
l'insegnante, il libro, il laboratorio e la lavagna.
Le nostre ricerche hanno
avuto inizio con l'esplorazione dei contenuti reperibili sulla rete Internet per
mezzo del browser Netscape Navigator, servendoci dei mezzi a disposizione del
CRS4 (Centro di Ricerca, Sviluppo e Studi Superiori in Sardegna): workstation
grafiche, scanner, server web e connessione in rete.
Abbiamo analizzato oltre
duecento documenti ipermediali messi in rete da Scuole, Universita` e Centri di
Ricerca, riscontrando una progressiva crescita quantitativa e qualitativa al
trascorrere delle settimane (primavera 1995). Nel contempo abbiamo realizzato
documenti ipermediali per verificare la fattibilita` di applicazioni interattive
ad uso didattico, mettendo a frutto le informazioni apprese: a titolo di esempio
citiamo la versione italiana di un documento multimediale relativo alla storia
del World Wide Web (successivamente inserito come link in alcune banche dati
ipertestuali: CINECA, Liceo Scintifico Alberti di Cagliari, Universita` di
Cagliari, Milano, Modena).
La seconda fase del lavoro e` consistita nella
scelta di alcuni argomenti del programma di fisica delle scuole superiori che si
adattassero, per contenuti e opportunita` espositive, al nostro
progetto.
Sono state inizialmente individuate delle aree del Programma
Ministeriale di fisica per il Liceo Scientifico nelle quali l'esposizione della
teoria attraverso esercitazioni di laboratorio potesse trarre beneficio a
seguito dell'utilizzo di una serie di strumenti interattivi, fruibili grazie a
browser come Netscape Navigator. In seguito ad un'attenta analisi e attraverso
scambi di opinioni con gli allievi del Liceo Scientifico Alberti
(preventivamente selezionati per la gestione del sistema informatico della
scuola) sono stati scelti alcuni esperimenti, tenendo presente anche la
trattazione matematica. Sotto il profilo didattico abbiamo curato che lo
studente potesse comprendere il funzionamento dell'esperimento virtuale.
Dal
punto di vista tecnico si e` invece tenuto conto della effettiva realizzabilita`
per mezzo della tecnologia disponibile.
In base a queste considerazioni le
tre aree selezionate sono risultate le seguenti: Ottica, Correnti alternate,
Oscilloscopio.
L'innovazione tecnologica e` venuta incontro alle nostre
esigenze sotto forma di un nuovo software di navigazione ipermediale (Hot Java):
estremamente avanzato, versatile e perfettamente compatibile con il linguaggio
di formattazione impiegato (HTML) per la realizzazione degli ipertesti, e
soprattutto compatibile con gli applet in linguaggio Java per
l'interattivita`.
La terza fase e` coincisa con la preparazione delle tre
unita` didattiche: esperienze di ottica geometrica, circuiti in corrente
alternata, strumenti di misura (oscilloscopio).
In base alla teoria che
governa fenomeni scelti abbiamo realizzato, con il linguaggio Java, i programmi
per l'esecuzione degli esperimenti virtuali. Tali applicazioni sono state
inserite negli ipertesti, scritti in HTML, contenenti la teoria relativa al
fenomeno.
L'efficacia del sistema e` stata periodicamente verificata con il
browser Hot Java, prima di essere messa a disposizione degli studenti del Liceo
Scientifico Alberti per la verifica in classe.
Sviluppato nella primavera del 1995 dalla Sun Microsystems, Java e` un
linguaggio di programmazione dotato di una semantica molto vicina a quella del
linguaggio C++, e caratterizzato da due virtu` molto importanti per il nostro
progetto: Java e` Machine Independen e Object Oriented.
La compilazione di un
file sorgente in linguaggio Java fornisce come risultato un file Java
"bytecode". Il Java bytecode consta di istruzioni machine-independent che
possono essere interpretate efficientemente dal Java Runtime System che a sua
colta opera come una macchina virtuale.
Il bytecode generato dal compilatore
Java e` portabile su tutte le piattaforme e architteture; e` tuttavvia possibile
implementare metodi nativi in un linguaggio (ad esempio il C) dipendenti dalla
piattaforma.
Compilatore, Interprete e altre Tools di sviluppo sono
disponibili per macchine workstation UNIX SUN, LINUX e Windows '95.
Con il
compilatore e` fornita una libreria di funzioni che costituiscono la Java
Application Programming Interface (API).
Queste funzioni permettono di creare
dei programmi molto flessibili e consentono di gestire facilmente la grafica, le
immagini, i suoni, gli eventi ed i device esterni.
Un programma in linguaggio Java che deve girare all'interno di un browser e` denominato "applet". Dal punto di vista del linguaggio un applet non e` altro che una classe derivata dalla superclasse Applet alla quale vengono aggiunte le funzionalita` specifiche che si vogliono implementare.
Gli argomenti di Ottica, Correnti alternate e fenomeni ondulatori (analizzati con l'Oscilloscopio) sono stati divisi in tre Unita` didattiche, selezionabili nell'ipertesto del LibLab Web Project con semplicemente maneggiando il mouse. Tutte le esperienze proposte sono facilmente comprensibili e l'abbondanza di link esterni permette un approfondimento personalizzato.