PRESENTAZIONE DEL PROGETTO
A.S. 2011-2012

Il progetto consiste in una serie di lezioni e osservazioni astronomiche che permetteranno agli studenti di comprendere concetti avanzati di fisica e astrofisica. È stato ideato dal Dipartimento di Astronomia dell'Università di Padova con la collaborazione di un gruppo di laureati in Astronomia, insegnanti di matematica e fisica alle scuole superiori.

Introduzione

Nato da un'idea del Prof. Piero Rafanelli, direttore del Dipartimento di Astronomia dell'Università degli Studi di Padova, il progetto è stato pensato per gli studenti dell'ultimo anno delle scuole superiori come esperienza culturale e di orientamento alla scelta universitaria. Vale anche come corso di aggiornamento per gli insegnanti di materie scientifiche che lo seguono.
Si tratta di un percorso formativo nuovo, molto coinvolgente, fortemente interdisciplinare, che addestra all'uso del metodo sperimentale e induttivo-deduttivo per interpretare la realtà fisica, facendo ampio uso della matematica. Un obiettivo didattico del tutto inedito, in quanto offre strumenti teorici e pratici per capire i metodi e le finalità della ricerca astrofisica, usando un linguaggio accessibile ma rigoroso, che dà l'opportunità di un contatto diretto con la ricerca e permette di fare esperienze di fisica avanzata, utilizzando un telescopio professionale di grandi dimensioni per le osservazioni notturne.
"Avere la possibilità di studiare le condizioni fisiche dei gas presenti in una nebulosa attraverso un vero esperimento condotto in un osservatorio astrofisico è sicuramente più stimolante che limitarsi alla lettura di un testo scolastico ", spiega il Prof. Rafanelli. "L'esperienza diretta di osservazione al telescopio - continua il Direttore del Dipartimento di Astronomia - è un momento cruciale per l'apprendimento. Il cielo d'altronde è per noi astronomi il naturale laboratorio in cui verificare e misurare fenomeni non sempre riproducibili in ambiente terrestre"

Obiettivi

Il progetto si prefigge l'obiettivo di avvicinare gli studenti degli ultimi anni della scuola secondaria superiore alle conoscenze di fisica avanzata e al loro utilizzo nella moderna ricerca astrofisica.

In particolare si vuole creare una base di conoscenza operativa che metta in rilievo come i concetti acquisiti possano essere utilizzati per l'interpretazione di fenomeni astrofisici.
L'esperienza diretta di osservazione al telescopio sarà un momento cruciale per far comprendere come il cielo possa essere considerato il naturale laboratorio in cui verificare e misurare fenomeni non riproducibili sulla Terra.

Obiettivo finale è mettere in grado i partecipanti di essere propositivi su semplici attività di ricerca significative per la loro
formazione. Lo studente inoltre avrà un quadro realistico del lavoro del ricercatore astronomo che gli sarà molto utile per l'orientamento universitario.

L'approccio didattico è di tipo costruttivista nel senso che è volto a creare un vero e proprio ambiente di apprendimento in cui i ragazzi sono protagonisti, ed è fortemente interdisciplinare in quanto i contenuti astronomici sono strettamente collegati a quelli di fisica, chimica e matematica dei normali corsi curricolari.

La Fisica assieme alla Matematica e alla Chimica dovrebbe dunque fornire lo strumento interpretativo per una valutazione quantitativa dei fenomeni e in questo processo si vedrebbe una stretta cooperazione fra insegnanti di differenti discipline, tutti con l'obiettivo comune di ricercare nuove metodologie e nuove didattiche per affrontare discipline complesse.

Articolazione del Progetto:

• Organizzazione di lezioni frontali e conferenze da tenersi presso le scuole partecipanti come aggiornamento e base per le ricerche astrofisiche da impostare. Le Unità Didattiche sono elaborate da una commissione scientifica composta dagli insegnanti coinvolti e da personale del Dipartimento di Astronomia. Le lezioni si svolgono tra Ottobre e Dicembre.
• Partecipazione ad un test scritto di selezione per poter accedere agli stage osservativi. Dato lo spazio ridotto e l'impegno dei docenti del dipartimento, la possibilità di partecipare alla parte sperimentale vera e propria viene data ad un numero ridotto di studenti che abbiano dimostrato un vero impegno.
• Organizzazione di stage osservativi al telescopio da 122cm dell'Osservatorio di Asiago.
  Gli studenti selezionati in ogni Polo (~50 in totale), vengono divisi in 4 gruppi e ciascuno potrà usufruire di 3 notti di osservazione, generalmente in febbraio.
• Esercitazioni ad una stazione di analisi dati dedicata. E' un'attività mirata a mettere in contatto lo studente con dati astronomici reali, da cui estrarre l'informazione fisica tramite misure e loro analisi.
• Elaborazione di una tesina finale per ogni gruppo di studenti, utilizzando i dati sperimentali raccolti e analizzati durante gli stage, da presentare presso il Dipartimento di Astronomia alla fine del corso, in aprile.

Risultati attesi

La combinazione di esperienze di fisica ed astrofisica porta allo sviluppo di nuove forme didattiche atte a presentare le discipline scientifiche in un contesto operativo, nuovo rispetto al tipo di approccio classico.

L'addestramento all'utilizzo del metodo sperimentale e di metodi induttivi e deduttivi per interpretare la realtà fisica, facendo ampio uso della matematica, tendono a sottolineare ed evidenziare capacità nel discente, che i programmi d'insegnamento usuali spesso non riescono a rivelare.

Si configura quindi come RISULTATO FINALE un percorso formativo nuovo, più dinamico, più coinvolgente e più adatto a favorire l'interazione docente/discente di quanto non avvenga usualmente.
L'utilizzo del linguaggio matematico per descrivere fisicamente e statisticamente i fenomeni può essere di spunto per ulteriori applicazioni ad altre discipline, come ad esempio nell'ambito delle Scienze Naturali alla Meteorologia, Biologia, Geologia etc.
Il carattere interdisciplinare delle attività favorirà la formulazione di programmi di carattere innovativo per l'insegnamento delle Scienze assieme a una verifica sul campo del grado di apprendimento che le metodologie didattiche utilizzate produrranno.

Come PRODOTTO FINALE di questa sperimentazione si prevede la stesura di un testo sia cartaceo che multimediale che diventi di guida e di ispirazione per esperienze analoghe in altri contesti territoriali e in altre discipline.
I testi saranno formulati sia in lingua italiana che inglese e inseriti in una pagina web dedicata, già in fase di evoluzione

Visto dagli studenti (A.S. 2004/05)

"Il gioco vale la candela"
Stefano Baldan & Giulia Mialich
(Liceo Scientifico “U. Morin” di Mestre)

Ascoltate due poveri "reduci" che hanno già partecipato al progetto "Il cielo come laboratorio"… l'occasione che vi viene proposta è una sfida in piena regola: con voi stessi perché dovrete passare dei pomeriggi a scuola quando vorreste essere altrove, ma soprattutto con dei concetti di fisica che potrebbero andare al di là dei vostri "limiti fisici",in tutti i sensi!

In compenso avrete l'opportunità di concludere in bellezzail vostro percorso di studi e di imparare moltissime cose interessanti, o almeno di sentirne parlare, il che è già qualcosa…
Durante il corso, di dieci lezioni, verranno trattati tutti gli argomenti necessari per affrontare la seconda parte del progetto, quella più coinvolgente: lo stage osservativo al telescopio di Asiago, con annesso superlativo pernottamento all'hotel Pennar, dove non si muore certo di fame!

Ci siamo dimenticati di dirvi che per partecipare allo stage dovrete superare un test che riguarda gli argomenti trattati durante il corso… only the strongs survive!

Sicuramente molte cose giocheranno a vostro sfavore: gli impegni scolastici, la tentazione di seguire i vostri compagni che abbandoneranno il corso dopo una lezione, le dispense apparentemente indecifrabili che vi verranno consegnate di volta in volta e la vocina della vostra coscienza che vi insinua il dubbio di non essere adeguati alla situazione… In realtà nulla è impossibile e pian piano si capisce tutto, bisogna poi tener conto della soddisfazione che si ha nel mettere alla prova le proprie capacità, approfondendo un po' di più un campo di studi affascinante e generalmente poco trattato nel programma scolastico.

Il gioco vale sicuramente la candela: conoscerete altri aspiranti astronomi come voi. Avrete a che fare con un telescopio fra i più importanti d'Europa. Vi sentirete già degli universitari in piena regola dal momento che parteciperete ad alcune conferenze e presenterete i frutti del vostro sforzo nella sede universitaria, davanti ai vostri colleghi e ai prof coordinatori del progetto. Tutto questo può anche essere utile per la vostra scelta scolastica futura, dato che potrete effettivamente capire se la fisica e l'astronomia sono il vostro vero interesse.
Alla fine del progetto non avrete più problemi ad affrontare il normale programma di fisica e di geografia astronomica, il che non è poco!

Ascoltate 2 veterani: cogliete questa fantastica occasione, se vi sentite di avere una marcia in più, questo è il momento giusto per dimostrarlo!!!

Visto dagli insegnanti (A.S. 2004/05)

Intervista al Prof. Antonio Tegon
(Liceo Scientifico “U. Morin” di Mestre)

Quando e come è nato il progetto educativo "Il cielo come laboratorio"?
Nell'autunno di quattro anni fa, il prof. Rafanelli, che era stato mio relatore, mi contattò chiedendomi se fossi interessato ad un progetto educativo che coinvolgesse gli studenti degli ultimi anni delle superiori, più che altro del liceo scientifico, e il Dipartimento di Astronomia a Padova. Ovviamente ho detto subito di si!

Ovviamente?
Certo…io insegno già da una quindicina d'anni…però la passione per l'astronomia ho continuato a coltivarla in qualche modo, per cui avere la possibilità di abbinare insegnamento e astronomia era un'occasione da cogliere al volo.

Capisco l'entusiasmo anche perché questo le ha dato modo di riavvicinarsi al mondo universitario. Ma come vi siete organizzati? E' stato tutto facile?
Non proprio. Il primo anno il progetto è stato proposto ad alcune scuole di Asiago e Thiene, in via sperimentale. Abbiamo trovato pronta collaborazione in un gruppo di insegnanti interessati alla cosa e un buon numero di studenti volenterosi, che almeno una volta al mese sono venuti all'Osservatorio Astrofsico, di sabato pomeriggio, a seguire le lezioni e a fare qualche osservazione al telescopio. Purtroppo quell'anno il tempo non ci ha aiutato molto. Negli anni seguenti, invece, le cose sono andate decisamente meglio.

Si tratta di un progetto per invogliare gli studenti a iscriversi ad Astronomia?
Non esattamente. Come mi spiegò il prof. Rafanelli l'idea è quella di presentare il corso di laurea in astronomia e il lavoro dell'astronomo per quello che realmente sono, senza nascondere difficoltà e problemi che inevitabilmente esistono. Soprattutto far capire che l'astronomia è una disciplina scientifica che richiede conoscenze fondamentali di matematica e fisica. Fare astronomia sperimentale non significa guardare il cielo e dire "che bello…",significa piuttosto fare delle misure, prendere dati, analizzarli e studiarli per cercare di capire qualcosa sulla natura fisica dei corpi celesti esaminati.

Non avete paura di scoraggiare troppo i ragazzi?
Dare agli studenti le informazioni esatte mi sembra la cosa giusta da fare. Se uno studente partecipa al progetto, lo trova interessante e decide, dopo aver capito che cosa sia l'astronomia moderna, di iscriversi al corso di laurea in astronomia, sarà probabilmente uno studente molto motivato e preparato ad affrontare le inevitabili difficoltà che si troverà davanti. Avrà quindi buone probabilità di uscire presto e bene, e spendere la sua laurea nel modo migliore. Se, invece, lo trovasse troppo difficile o comunque capisse che l'astronomia non è dopo tutto la sua vera passione, allora prenderà altre strade. In un caso o nell'altro lo scopo del progetto sarebbe raggiunto.

Si può dire che si tratta di un progetto di orientamento per il corso di laurea in astronomia?
In parte, ma direi che è qualcosa di più. Abbiamo avuto, nel corso degli anni, studenti che poi si sono iscritti anche a corsi di laurea comunque di natura scientifica, ad esempio ingegneria aerospaziale o fisica, corsi che in qualche modo sono strettamente imparentati con astronomia. Qualche studente mi ha anche detto cose tipo "mi è piaciuto il progetto, mi sono divertito e ho imparato qualcosa però all'università prenderò un indirizzo completamente diverso". Uno studente che partecipi al progetto, al di là della scelta universitaria futura, imparerà comunque cose inerenti lo studio di materie importanti per il suo corso di studi al liceo, perché sentirà parlare, e in modo approfondito, di coordinate astronomiche, di evoluzione delle stelle, di come sono fatti i telescopi, che cosa sono, come si studiano e si interpretano gli spettri delle stelle, delle nebulose…di cosmologia, di meccanica quantistica e relatività. Insomma sono sempre argomenti che uno studente degli ultimi anni delle superiori, e specialmente in un liceo scientifico, dovrebbe essere interessato ad approfondire. Parecchi studenti poi hanno tratto spunto dai lavori fatti ad Asiago per preparare l'esame di stato; l'anno scorso un mio studente ha iniziato l'esame parlando, in inglese e con ottima pronuncia, del lavoro svolto…naturalmente è uscito con 100. Una bella soddisfazione, sia per me che per lui.

Quali sono le linee fondamentali del progetto? Come si articola?
Dopo l'anno scolastico 2001-2002 in cui il progetto è stato avviato in via sperimentale, ho contattato altri insegnanti laureati come me in astronomia e ho parlato loro del progetto. Abbiamo organizzato un incontro ad Asiago con il prof. Rafanelli e la dr.ssa Rampazzi, coordinatrice del progetto educativo, in cui sono state stese le linee essenziali per gli anni seguenti. Si è deciso di partire subito con le scuole in cui noi insegnanti-astronomi lavoriamo. In pratica il progetto si articola da quell'anno in un corso base di introduzione all'astrofisica svolto nelle scuole Polo, una lezione-conferenza generale a Padova tenuta da personalità nel campo dell'astronomia, conferenze tenute nelle varie scuole da ricercatori del Dipartimento di Astronomia, una visita guidata all'Osservatorio di Asiago. Terminati i corsi un test preparato dall'università seleziona 3-4 studenti per ogni scuola-polo; questi studenti partecipano poi agli stage osservativi al telescopio. Qui imparano a osservare e a interpretare i dati raccolti; alla fine preparano, a gruppi di 2-3 studenti, le relazioni con i risultati ottenuti e le presentano a Padova, al Dipartimento, alla presenza del Direttore, di tutti i partecipanti agli stage, insegnanti, ricercatori e quanti fanno parte del progetto. E' il momento conclusivo delle attività svolte quell'anno.

Il progetto è finanziato oppure gli iscritti devono pagare il corso?
Il corso per gli studenti è gratuito, non devono versare alcuna quota per partecipare alle lezioni o agli stage osservativi ad Asiago né alle varie conferenze organizzate dal Dipartimento di Astronomia. Ogni scuola però deve sostenere le spese degli spostamenti e del pernottamento previsto durante gli stage per cui solitamente, all'inizio dell'anno i docenti interessati ad attivarlo nella loro scuola presentano il progetto educativo al collegio d'istituto affinché venga inserito nel POF. Il progetto è stato finanziato dal MIUR solo per due anni. In seguito siamo riusciti a portarlo avanti grazie al grande impegno di tutti gli interessati e al sostegno dei nostri Presidi.

Come si è evoluto il progetto?
Le linee essenziali sono quelle che le ho detto, però c'è stata e ci sarà una evoluzione nel corso degli anni. Già dall'anno scolastico 2003-04 il progetto è stato allargato ad altre scuole che fanno capo alle scuole polo di cui parlavamo prima. Inoltre ogni anno vengono perfezionate le unità didattiche; ad esempio dal 2004 si è posto l'accento anche sugli aspetti legati alla meccanica quantistica con la collaborazione del prof. Zeilinger, esperto di fondamenti di quantistica, dell' Università di Vienna. I suoi assistenti hanno portato a Padova i loro strumenti e gli studenti hanno potuto partecipare attivamente ad esperimenti riguardanti la natura duale della luce. Il laboratorio di ottica del Dipartimento allestirà alcuni di questi esperimenti anche per gli anni successivi. Nell'a.s. 2005-2006 l'accento verterà maggiormente sui meccanismi che sono alla base della produzione della radiazione elettromagnetica in condizioni astrofisiche. Come si vede è un progetto in continua evoluzione in particolare nel perfezionamento delle unità didattiche. Visto il notevole successo incontrato in questi anni, io penso che il progetto sia destinato a continuare e a diventare ormai una attività istituzionale dell'università e delle molte scuole superiori coinvolte.