Supporti didattici per l’insegnamento della Relatività Generale e formazione dei docenti della scuola secondaria di secondo grado ​

La Meccanica Quantistica e la Relatività Generale, le grandi rivoluzioni nel paradigma della fisica moderna, hanno radicalmente cambiato la nostra visione dell'universo e costituiscono i migliori modelli a nostra disposizione per la comprensione delle interazioni fondamentali su tutte le scale. Tuttavia, a causa della loro complessità concettuale e formale, ritenuta eccessiva per gli studenti, esse continuano ad occupare una collocazione marginale nell'insegnamento della fisica nella scuola secondaria, che rimane dominato dal punto di vista classico newtoniano. In contrapposizione a questo scenario, per quel che riguarda la Relatività Generale, recenti studi presenti in letteratura hanno sviluppato importanti basi di apprendimento, addirittura già per la scuola primaria, e ampiamente dimostrato la capacità, nonché interesse, degli studenti, di cogliere gli aspetti fondamentali della teoria. I risultati disponibili mostrano come non vi sia alcuna difficoltà intrinseca circa l'intelligibilità dei suoi concetti. Suggeriscono anzi di introdurre il paradigma della fisica classica dopo l’apprendimento del linguaggio e dei concetti base di quella moderna, dimostrando come un curriculum einsteiniano possa essere efficacemente implementato, anche senza possedere una conoscenza fisico-matematica avanzata. Un’efficace introduzione della Relatività Generale richiede tuttavia risorse di apprendimento adeguatamente progettate e un adatto approccio didattico. Non solo, il potenziale di un modello didattico può avere successo a patto che gli insegnanti conoscano la sua portata e i suoi limiti, nonché come questo si colleghi ai concetti chiave della teoria. La Relatività Generale è infatti concettualmente ricca e molti argomenti comportano sottigliezze che spesso sfuggono ai non esperti. A fronte di tali considerazioni, si delinea il progetto di tesi, che procede su un duplice binario: da un lato, propone agli insegnanti della scuola secondaria un percorso di formazione sulla Relatività Generale, dall’altro, offre loro supporti didattici innovativi che si prestano ad una introduzione autoconsistente della materia, opportunamente adattata alle conoscenze e al percorso educativo degli studenti. Tutto questo in un sito Web opportunamente strutturato. Per quanto esistano studi incentrati sull'esposizione di argomenti relativistici agli studenti delle scuole secondarie inferiori, si è deciso di concentrarsi, in questo progetti di tesi, sulla realizzazione di materiale didattico preposto all’insegnamento della Relatività Generale a studenti delle scuole secondarie di secondo grado. In primo luogo, perché (almeno in teoria) possiedono una conoscenza fisica più ampia su cui poter fare affidamento, in secondo luogo perché non esiste una consolidata tradizione di insegnamento della relatività nell'istruzione secondaria superiore, al di fuori di quella speciale. Il progetto di tesi intende così contribuire ad un crescente corpus di conoscenze sulla comprensione della Relatività Generale da parte di insegnanti e studenti delle scuole secondarie, mettendo a disposizione del materiale didattico che possa essere implementato e sperimentato da chiunque ne sia interessato.