Oltre il pianeta Terra: esperienza di astronomia in remoto
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Oltre il pianeta Terra: esperienza di
astronomia in remoto
Angela Berto
I.M.S. Sandro Pertini
Via Cesare Battisti 5, 16145 Genova GE
angela.berto@istruzione.it
L’esperienza descritta in questo contributo è stata possibile
grazie al progetto RemoteLab, promosso dal Ministero della
Pubblica Istruzione. Attraverso un sistema di collegamento
in rete a controllo remoto, le scuole potevano collegarsi
direttamente ad un vero laboratorio e realizzare una serie di
esperimenti scientifici offerti da istituti secondari, università e
centri di ricerca con tutte le possibilità di errore o
insuccesso che possono verificarsi durante la realizzazione
di ogni esperimento scientifico. Nel caso specifico di questa
esperienza, è stato utilizzato il T.A.Co.R., un telescopio a
controllo remoto, collocato sul tetto del Dipartimento di
Fisica dell'Università "La Sapienza" di Roma. L'accesso
remoto è avvenuto via Internet, tramite un software libero
installabile su qualunque sistema operativo che ha
permesso di trasferire sul proprio PC il desktop del PC
remoto. Stabilito il collegamento, e' stato possibile sia
puntare il telescopio sia visualizzare le immagini prodotte
dalla strumentazione in uso.
1. Introduzione
A scuola si manifestano in maniera crescente situazioni di disagio sia per
quanto concerne le difficoltà di apprendimento degli studenti, sia per i problemi
che incontrano i docenti nell’individuare modalità educative efficaci volte a
favorire il pieno successo formativo, soprattutto per quanto riguarda
l’apprendimento delle materie scientifiche.
Nell’ anno scolastico 2006-07, al fine di motivare maggiormente i miei
studenti di fisica, ho aderito al progetto ministeriale RemoteLab: tale progetto
rientrava nel Programma Operativo Nazionale “La scuola per lo Sviluppo”, il
quale era stato rivolto, negli anni precedenti, a scuole delle regioni Basilicata,
Calabria, Campania, Puglia, Sardegna e Sicilia. Nel corso di quell’anno, invece,
era consentito anche a scuole del Nord Italia di fruire del patrimonio didattico
precedentemente realizzato in tale progetto ed era permessa la partecipazione
ad attività sperimentali già svolte in precedenza in esso: fu così possibile
accedere a numerose esperienze di fisica in remoto, tra le quali quella relativa
al T.A.Co.R. (telescopio a controllo remoto), che descriverò in dettaglio nei
paragrafi che seguono.
A. Andronico, L. Colazzo (Eds.): DIDAMATICA 2009 – ISBN 978-88-8443-277-3DIDAMATICA 2009
Il progetto RemoteLab voleva offrire elementi di disseminazione cognitiva
per una nuova prospettiva e un nuovo percorso di ricerca sui luoghi di incontro
tra apprendimento e nuovi paradigmi di comunicazione, tra insegnamento e
mediazione della Rete, sfruttando l’uso dei sistemi multimediali, oggi ben
conosciuto e molto diffuso, gli accessi a Internet e le linee di comunicazione
sempre più veloci.
Nel caso specifico dell’esperienza realizzata, per esempio, esso voleva
introdurre gli studenti alla ricerca scientifica con programmi osservativi da
autogestire, rendendoli consapevoli dell’importanza dei metodi osservativi e di
analisi ed elaborazione dei dati, facendoli partecipare a sessioni osservative
astronomiche direttamente dalla scuola tramite Internet. Infatti, il progetto aveva
l’ambizione di rendere protagonisti gli studenti, sotto la guida di un tecnico e del
loro insegnante, nella selezione e ricerca dell’oggetto astronomico da
osservare, nel puntamento del telescopio, nell’acquisizione ed elaborazione
delle immagini e nell’analisi dei dati.
Il sistema ha consentito di esperire e agire a distanza in tempo reale in un
luogo reale che era fisicamente remoto, lontano, nel quale però si aveva
effettivamente la sensazione di essere presenti. La telepresenza è una
tecnologia molto più radicale della realtà virtuale. La realtà virtuale crea nel
soggetto l’illusione di trovarsi in un mondo artificioso e gli permette di
modificarlo. Ma l’utente di qualunque simulazione al computer modifica un
mondo virtuale che esiste solo dentro un computer. La telepresenza consente,
invece, al soggetto di controllare non solo la simulazione, ma anche la realtà, gli
dà la possibilità di manipolare a distanza la realtà fisica che gli si presenta
attraverso le immagini che sono sia rappresentazioni della realtà remota sia
strumenti per intervenire su di essa. [Manovich, 2002]
Il laboratorio remoto (vedi Fig.1) si è rivelato un ottimo strumento da
affiancare al laboratorio tradizionale. Infatti, ha offerto:
− piena accessibilità spaziale e temporale;
− grande efficienza delle risorse di laboratorio.
L’esperienza è stata coinvolgente per gli studenti, che, mediante una
interfaccia, potevano interagire con l’esperimento. Durante una tipica sessione,
infatti, gli studenti potevano effettuare le seguenti operazioni:
− scegliere l’esperimento da eseguire;
− avviare l’esperimento remoto;
− modificare il riferimento e cambiare alcuni parametri, durante
l’esperimento;
− osservare i segnali dell’esperimento (riferimento, ingresso, uscita)
e il video in diretta del processo;
2Oltre il pianeta Terra: esperienza di astronomia in remoto
− fermare l’esperimento e scaricare i dati per effettuare analisi on-
line.
Fig.1 – Schema di un laboratorio remoto
Questo “format” didattico innovativo e di notevole impatto pedagogico ha
consentito al laboratorio di fisica di assumere, poi, anche il ruolo di modello
didattico, un ambiente in cui costruire la capacità di ascolto, la conoscenza: il
fare insieme, infatti, permette di formare e di fermare la conoscenza. La
trasmissione verbale non è stata abbandonata, ma è diventata una delle
possibili modalità con cui procedere. In questo modo il laboratorio ha avuto il
ruolo della bottega artigiana dove si impara a fare cose: costruire il sapere
facendolo.
Peccato che questa opportunità non sia più stata offerta negli anni
successivi!
2. Argomenti e obiettivi formativi
Nell’ambito del progetto RemoteLab, Oltre il pianeta Terra è l’esperienza
che ho realizzato affinché gli studenti potessero osservare per capire e
conoscere meglio i corpi che fanno parte del sistema solare. Data l’importanza
dell’educazione scientifica nella formazione dell’individuo, tale progetto è solo
uno dei tanti che, nel corso degli ultimi anni, ho realizzato con gli studenti
dell’Istituto “Sandro Pertini” di Genova con lo scopo di perseguire le seguenti
finalità espresse anche nel POF:
− ampliare le competenze degli alunni;
− sviluppare la società della conoscenza e dell’informazione.
3DIDAMATICA 2009
Il progetto era inserito nella mia programmazione annuale di insegnante di
fisica e aveva l’ambizione di raggiungere i seguenti obiettivi nell’ambito della
disciplina:
− utilizzare i modelli per spiegare fenomeni empirici;
− conoscere la relazione tra fenomeno empirico – modello – teoria;
− effettuare misure con strumenti appropriati;
− identificare, elaborare e interpretare i dati, esprimendo
adeguatamente i risultati finali;
− creare una maggiore cooperazione tra gli studenti;
− creare un clima di maggior collaborazione tra studenti e docenti;
− fornire maggiori motivazioni allo studio della fisica.
Pertanto, attraverso lo studio di argomenti, quali:
− il sistema solare con particolare riferimento alla Luna, a Venere e
al Sole;
− i moti della Luna;
− il ciclo delle fasi e la visibilità in cielo;
− la struttura interna della Luna e la sua morfologia superficiale;
− i metodi di misura dei crateri e delle montagne lunari;
gli alunni hanno perseguito i seguenti obiettivi formativi:
− saper definire una grandezza in maniera operativa e saperla
correlare ad una unità di misura;
− saper utilizzare gli strumenti di misura e saper evidenziare la
differenza tra una rilevazione di misura per via diretta e per via
indiretta;
− saper costruire un modello astronomico semplice del sistema
solare;
− saper conoscere vantaggi e limiti della strumentazione utilizzata;
− saper descrivere il fenomeno osservato con correttezza
terminologica e formale;
− saper utilizzare collegamenti informatici per reperire risorse;
− saper ottenere risultati docimologici globalmente migliori;
− saper svolgere il lavoro in un clima di serenità e di confronto
reciproco tra pari.
3. Descrizione dell’esperienza
Qui di seguito è descritta, dal punto di vista operativo, l’esperienza svolta in
classe e la metodologia usata nella fase di preparazione alle osservazioni,
4Oltre il pianeta Terra: esperienza di astronomia in remoto
compreso il necessario allestimento tecnico, nella fase durante le osservazioni
e in quella seguita dopo le osservazioni con il telescopio.
Sottolineo che non è stata privilegiata nessuna metodologia, ma sono state
adottate, a seconda dei casi e delle necessità didattiche, una o più di esse.
Infatti, le lezioni frontali sono più produttive ed immediate quando è necessario
introdurre, per esempio, i comandi di un nuovo programma da utilizzare, mentre
il learning by doing è opportuno nelle applicazioni al computer e nelle
esercitazioni grafiche. Il brain storming è utile nelle problematiche progettuali e
nelle applicazioni autonome e una didattica basata sul cooperative learning
permette un diffuso apprendimento e un rafforzamento del gruppo dei ragazzi,
superando eventuali problematiche comportamentali e relazionali.
3.1 Prima delle osservazioni
Tempo di realizzazione: 10 ore.
Al fine di una proficua didattica, è stata necessaria una preparazione
preliminare della classe affinché gli studenti comprendessero gli scopi delle
osservazioni e giungessero a possedere tutte quelle nozioni necessarie
all’interpretazione corretta delle attività che avrebbero dovuto svolgere.
Pertanto, ho realizzato un ciclo di otto lezioni ex cathedra, della durata di
un’ora ciascuna, che si sono tenute in classe e sono servite a introdurre i
principali temi di studio: il sistema solare, il Sole, Venere, la costituzione fisica
della Luna, la sua origine, il suo moto attorno al Sole e alla Terra, il ciclo delle
fasi lunari e i metodi di misura di crateri e montagne.
Al termine di questa prima fase gli alunni sono giunti alla conoscenza del
sistema solare e alla costruzione di un suo semplice modello.
Subito dopo, è iniziata la fase per l’allestimento tecnico indispensabile per i
collegamenti e le osservazioni. Pertanto, ho installato su un computer dell’aula
di informatica il programma VNC, reperito sul sito
http://astro1.phys.uniroma1.it/nesci/tacor.html. L’accesso remoto al telescopio
T.A.Co.R., infatti, è avvenuto via Internet, per cui è stato indispensabile usare
questo programma per consentire il trasferimento sul proprio computer del
desktop del computer remoto. Stabilito il collegamento, è stato possibile, proprio
grazie al programma, puntare il telescopio e visualizzare le immagini prodotte
dalla strumentazione in uso.
Nel frattempo, gli alunni, lavorando in gruppo, hanno reperito ulteriori
informazioni su telescopi, Sole, Luna e Venere, presenti sul suddetto sito. Sono
anche entrati in possesso di una carta della superficie lunare, nonché della
nomenclatura dei crateri lunari.
Questa prima fase dell’esperienza, importante perché propedeutica alle
osservazioni, è stata senza dubbio la meno gradita dagli studenti: in fondo, si è
5DIDAMATICA 2009
trattato di lezioni tradizionali di fisica. Per portare la scienza nel cuore dei
giovani è necessario, infatti, che sorga nei ragazzi un interesse diretto per le
problematiche di studio che affrontano; serve, cioè, svolgere un’azione di
incentivazione culturale che nasce solo quando i ragazzi sentono di essere
diventati protagonisti nell’esperienza che stanno svolgendo e nell’elaborazione
dei dati che stanno facendo. Ecco perché l’interesse e la motivazione degli
studenti è andata crescendo nelle fasi successive.
3.2 Durante le osservazioni
Tempo di realizzazione: 6 ore.
In seguito, è iniziata la fase osservativa che prevedeva tre collegamenti in
remoto di due ore ciascuno: uno per lo studio del Sole, il secondo per
l’osservazione di Venere e il terzo per l’esplorazione della Luna. Durante tali
collegamenti, è stato utilizzato un telescopio collocato sul tetto del Dipartimento
di Fisica dell'Università "La Sapienza" di Roma in una casetta con tetto
scorrevole. Il controllo del telescopio e della strumentazione (webcam,
telecamera intensificata, camera CCD per lunga posa) è avvenuto tramite il
programma commerciale MaximDL. Presso il telescopio, è, inoltre, sempre
stato presente un operatore sia per intervenire in caso di problemi tecnici sia
per supportare l'insegnante durante le osservazioni e rispondere alle domande
degli alunni. Il collegamento audio con l'operatore avveniva via cellulare o via
Yahoo Messenger.
Ogni volta la metodologia di lavoro è stata la seguente:
− suddivisione della classe in gruppi di lavoro e formulazione delle
consegne;
− osservazione del fenomeno;
− studio del fenomeno prescelto e breve relazione di gruppo;
− discussione di post laboratorio.
Ma vediamo più in dettaglio ciò che è accaduto.
3.2.1 Primo collegamento: il Sole
Il Sole è stato osservato nella sua interezza con un telescopio che ha
permesso anche di vedere le protuberanze sul bordo, cioè quei grandi getti di
gas ionizzato che scaturiscono dalla cromosfera solare e si presentano come
piccole sporgenze rispetto al disco. Gli studenti hanno avuto la possibilità di
scattare fotografie che si sono rivelate utili in una fase successiva, quando
hanno fatto delle riflessioni sul modello del Sole che avevo presentato loro nella
prima fase del progetto.
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3.2.2 Secondo collegamento: Venere
L’osservazione ha permesso di vedere Venere in un momento in cui era
quasi rotonda. L'astronomia ha un fascino tutto particolare, per cui con i suoi
fenomeni spettacolari ed affascinanti può coinvolgere molto le persone. Gli
studenti si sono particolarmente interessati al transito di Venere sul Sole, un
evento piuttosto raro, che è avvenuto però recentemente, nel 2004, che si
ripeterà nel 2012, dopodichè bisognerà attendere oltre un secolo per assistere
dalla Terra ad un nuovo passaggio del pianeta. Tale evento, in passato, ha
svolto un ruolo fondamentale nella misura delle distanze planetarie, in quanto
forniva l'opportunità di conoscere, con buona precisione, il valore della distanza
tra la Terra ed il Sole. Gli studenti si sono interessati al metodo geometrico
utilizzato, basato sulle misure dei tempi di transito presi da due punti diversi
della superficie terrestre. I ragazzi hanno avuto anche la possibilità di fare un
breve filmato che ha messo in evidenza la turbolenza dell'atmosfera durante il
giorno, dovuta al riscaldamento del Sole.
3.2.3 Terzo collegamento: la Luna
Era il collegamento più atteso, più desiderato dagli studenti. Del resto, la
possibilità di usare un telescopio e vedere la superficie della Luna con i crateri
di diametri differenti e le ombre delle montagne è un'esperienza indimenticabile.
Invece, è stato il collegamento più deludente in quanto l’osservazione diretta
della Luna non è stata possibile a causa del cielo nuvoloso. Per superare
questo momento di grande delusione per gli studenti, ho mostrato loro delle
fotografie su supporto digitale che altri studenti, in collegamenti precedenti più
fortunati, avevano effettuato riprendendo la superficie lunare con una macchina
fotografica attaccata al telescopio. In tal modo, dunque, attraverso un
cambiamento repentino di programma, gli studenti hanno potuto ugualmente
osservare il paesaggio lunare, individuare e descrivere le diverse strutture della
superficie della Luna che era possibile riconoscere dalle fotografie.
Dopo ogni collegamento, la discussione in classe ha costituito un momento
molto importante e altamente formativo, come rivelano alcune domande,
inserite come esempio, poste dagli studenti:
− Qual è la differenza tra l’astronomia e l’astrologia?
− Qual è il significato di scritture del tipo 108 e 10-8?
− Che cos’è la gravità?
− Quale strumento occorre per osservare i pianeti?
− C’è vita nel sistema solare?
− Qual è la differenza tra un’eclisse solare e un’eclisse lunare?
7DIDAMATICA 2009
La discussione, dunque, ha consentito di ampliare le conoscenze: i
fenomeni fisici non elementari sono stati introdotti tramite spiegazioni intuitive
possibilmente basate sull’esperienza quotidiana di ciascuno. Ho utilizzato,
come supporto alle spiegazioni, molte diapositive in modo che la via della
conoscenza non passasse attraverso le difficoltà, smentendo il noto detto latino
Per aspera ad astra (Attraverso le asperità si arriva alle stelle).
3.3 Dopo le osservazioni
Tempo di realizzazione: 4 ore.
Grazie alle fotografie della superficie lunare, gli studenti hanno potuto
concludere l’attività prevista al termine delle osservazioni ed essere coinvolti
nella misura di crateri e montagne sfruttando semplici concetti geometrici di cui
erano a conoscenza. Gli allievi, già in possesso della mappa lunare, hanno
deciso in anticipo quali dettagli cercare e misurare. Per effettuare tali misure gli
studenti hanno confrontato le dimensioni dei crateri e delle ombre delle
montagne al diametro della Luna, presa come grandezza nota. L'altezza delle
montagne è stata ricavata attraverso il calcolo dell'inclinazione dei raggi solari
sulla superficie della Luna grazie all'applicazione di semplici concetti geometrici.
Pertanto, il metodo utilizzato dagli studenti è stato lo stesso seguito da Galileo
Galilei. Questa circostanza ha suscitato anche molto interesse per la storia
della scienza: gli studenti hanno notato che ci sono momenti della storia
dell’uomo in cui le osservazioni, il confronto e la verifica hanno determinato dei
cambiamenti radicali nel modo di pensare, talora con l’aiuto di mezzi e
tecnologia più raffinate, talora grazie alle felici e azzardate ipotesi teoriche di
qualcuno.
4. Comportamento degli studenti
Gli argomenti teorici sono stati affrontati in classe con frequenti commenti e
interventi dell’insegnante, sia per rispondere alle domande di chiarimento degli
studenti, sia per porre interrogativi agli allievi in modo da testare la loro
comprensione. Tutti gli studenti hanno dimostrato interesse e lavorato con
impegno, sebbene fossero allievi di una scuola ad indirizzo socio-psico-
pedagogico, in cui la fisica è una materia marginale, poco amata, che compare
solo nel piano di studi della classe quarta. Anzi, sicuramente gli studenti hanno
compreso che la fisica è una materia viva, stimolante, per cui l’obiettivo
principale del laboratorio di sollecitare curiosità è stato raggiunto.
L’esperienza, pertanto, è risultata soddisfacente sia per il considerevole
coinvolgimento degli alunni, sia per il loro grado di collaborazione. L’attività si è
delineata come stimolo ad apprendere ed è stata agevolata dalle condizioni
8Oltre il pianeta Terra: esperienza di astronomia in remoto
operative: pochi alunni (il gruppo classe era composto da 23 studenti) e
sufficiente tempo per far operare tutti, rispettando tempi e compiti.
Il coinvolgimento positivo di tutti i ragazzi nella realizzazione delle attività ha
permesso loro di esprimere al meglio le inclinazioni attitudinali e di acquisire un'
immagine di sé più positiva.
La realizzazione del progetto, quindi, ha favorito la motivazione
all’apprendimento, promuovendo processi di apprendimento collaborativo
mediante la partecipazione attiva ad un' esperienza concreta e incoraggiando i
ragazzi verso l'utilizzo collettivo del computer attraverso il lavoro di gruppo.
Il lavoro svolto in laboratorio ha stimolato moltissimo gli studenti a porsi delle
domande e a non accettare passivamente le lezioni; ha reso i ragazzi più
autonomi e ha consentito loro di acquisire nozioni in un clima di grande
serenità.
5. Apprendimento: successi e difficoltà
Il positivo indice di gradimento delle attività svolte dagli studenti, pure
evidenziato nel questionario di monitoraggio, ha messo in evidenza il valore
formativo di un tale progetto che ha fornito stimoli per favorire l’apprendimento
degli argomenti di studio; il potere motivante di una strategia che ha impegnato i
partecipanti in attività mirate a garantire una intensa partecipazione alle lezioni;
le implicazioni pratiche che sono derivate dalla possibilità di vedere con i propri
occhi quanto appreso sui libri.
I risultati positivi sono stati molti. Vediamone alcuni.
Gli studenti hanno avuto la possibilità di:
− fare esperienze con supporto di esperti universitari;
− conoscere, anche se in remoto, una strumentazione complessa;
− svolgere esperienze di astrofisica altrimenti non praticabili;
− costruire ed elaborare modelli;
− rilevare e identificare dati.
Inoltre l’esperienza ha consentito di:
− favorire la socializzazione e il confronto tra studenti;
− imparare a cooperare per arrivare ad un risultato comune;
− imparare ad ottimizzare i tempi a disposizione mediante la
suddivisione dei ruoli.
Non ci sono state grandi difficoltà, se non nel collegamento relativo
all’osservazione della Luna, dovuto però ad un problema di natura
meteorologica. Del resto, l’utilizzo di fotografie reperite in Internet su supporto
digitale ha consentito ugualmente di terminare l’attività intrapresa.
9DIDAMATICA 2009
6. Valutazione
Gli studenti hanno presentato una relazione scritta dell’attività svolta. Inoltre,
ogni gruppo ha esposto in modo seminariale il lavoro effettuato, evidenziando
così le conoscenze acquisite.
Questo progetto, per gli studenti, non è stato solo una lezione di fisica
quanto piuttosto un’occasione per cogliere degli stimoli e costruirsi un bagaglio
di esperienze sul quale, poi, il docente a scuola avrebbe potuto lavorare con
profitto. Se la curiosità è stata abbastanza sollecitata e se si è creato un terreno
in cui si è acquisita una conoscenza informale di certi fatti fisici, è più facile e
più produttivo costruire su di esso una conoscenza più formalizzata. Per questo,
quando il progetto è stato terminato, ho invitato i vari gruppi a “raccontare” ai
compagni che cosa avevano fatto e come l’avevano fatto.
Comunicare qualcosa di fisica “ai pari” è un’attività che non si fa troppo
spesso in classe, mentre invece, se opportunamente sfruttata dall’insegnante,
può diventare un’occasione estremamente educativa. Penso, in particolare, a
quali difficoltà si incontrano per abituare i ragazzi ad un linguaggio rigoroso e a
quanto il rigore sia spesso sentito solo come un’inutile e artificiosa imposizione:
ecco una bella occasione in cui l’opportunità di un linguaggio adeguato è nato
semplicemente dall’esigenza di comunicare, senza ambiguità, ciò che si era
vissuto.
Al termine, ho fatto compilare agli studenti una scheda al fine di monitorare
il progetto. I risultati decisamente positivi hanno confermato il gradimento
dell’attività da parte degli studenti.
7. Bibliografia
[Manovich, 2002] Manovich L., Il linguaggio dei nuovi media, Edizioni Olivares,
2002, Milano, 212-213.
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