Effetto Doppler e uso di ultrasuoni in medicina. Percorso formativo per studenti della scuola secondaria di II grado

Il suono e le onde longitudinali ci permettono di percepire ciò che si verifica nell’ambiente circostante, di comunicare ed interagire, pertanto interessano moltissimi aspetti della nostra esistenza e coinvolgono profondamente la nostra fisiologia. Per esempio, l’effetto Doppler viene usato per valutare la velocità e la direzione dei flussi sanguigni all’interno del corpo umano con l’eco-Doppler. Lo scopo del lavoro è presentare le attività svolte durante un progetto didattico con una classe quarta del liceo scientifico A. Gramsci di Ivrea. Il fulcro del progetto è lo studio della natura degli ultrasuoni e l’effetto Doppler per comprendere come vengano impiegati in medicina nell’esame dell’ecografia Doppler. Durante lo svolgimento delle attività gli studenti hanno dimostrato di conoscere la teoria dei fenomeni acustici, ma quando devono confrontarsi con un’applicazione pratica sorgono delle difficoltà nel collegamento tra ciò che hanno studiato e la realtà. Un esempio di tali difficoltà è la relazione tra lunghezza d’onda, frequenza e velocità di propagazione delle onde: molti degli studenti la conoscono e la sanno riportare, però spesso hanno problemi nel doverla applicare. Inoltre è emerso che buona parte degli studenti pensano agli ultrasuoni come onde ad alta velocità di propagazione o alta lunghezza d’onda. Il progetto si è svolto in otto moduli comprendenti un test iniziale, lo svolgimento di simulazioni digitali per rafforzare le conoscenze sull’effetto Doppler, l’esecuzione di tre esperienze di laboratorio per indagare la natura degli ultrasuoni, la spiegazione dell’esame medico scelto e un test finale. Le esperienze sono state preparate con il kit 3BScientific, che dispone di una basetta per emettere gli ultrasuoni e una serie di strumenti per svolgere 30 esperienze diverse, tra le quali tre scelte per il progetto. La prima per misurare la lunghezza d’onda e la velocità di propagazione delle onde ultrasoniche, la seconda per valutare l’assorbimento e la riflessione delle onde nell’ambiente circostante e la terza, di tipo qualitativo, per osservare l’effetto Doppler. Le simulazioni sono state scelte per sperimentare alcuni aspetti fondamentali dell’effetto Doppler in modo interattivo, per applicare la teoria studiata ad una situazione di vita quotidiana, come quella proposta. Nel test finale la maggior parte degli studenti ha scritto di aver rivalutato l’utilità della fisica, gradendo l’aver potuto studiare una delle sue applicazioni alla medicina