Matematica e Astronomia. Come stimolare nei nostri studenti la curiosità e l’interesse verso il cielo e gli astri. Alcune applicazioni matematiche in ambito astronomico e viceversa.
In un recente articolo di Matmedia, la professoressa Clementina Sasso, “La signora del Sole” intervistata da Atalia Del Bene, esponeva in questi termini il suo giudizio circa l’importanza di stimolare nei nostri studenti la curiosità e l’interesse verso il cielo e gli astri:
“È fondamentale. L’osservazione e lo studio del cielo sono strumenti potentissimi per sviluppare la curiosità scientifica, una qualità essenziale per la formazione critica degli studenti. L’astronomia, in particolare, stimola domande fondamentali sull’esistenza, sul nostro posto nell’universo e l’importanza della ricerca scientifica e dell’esplorazione spaziale. A livello educativo, l’introduzione precoce di queste tematiche fornisce agli studenti un approccio multidisciplinare e li aiuta a sviluppare capacità di problem-solving e pensiero creativo”.
“L’alba della scienza: il moto nei cieli dall’antichità al Rinascimento” è il titolo del primo capitolo in un testo di Fisica, la seconda edizione italiana del Project Physics Course – Zanichelli, che ebbe un discreto successo tra gli anni ’80-’90 del secolo scorso per la sua prospettiva storica e l’intento di costruire una piena comprensione concettuale della Fisica.
Una delle prime figure, in rappresentanza della ”più antica delle scienze“ è dedicata al sito neolitico di Stonehenge, indicato spesso come un antico osservatorio astronomico.
La posizione degli astri, la regolarità del loro moto, le diverse distanze e luminosità, hanno sicuramente suscitato la curiosità e l’immaginazione dei primi osservatori, stimolati anche da necessità di natura pratica (organizzazione delle attività in base alla presenza o assenza di luce o calore, misura del tempo). Lo studente è invitato a guardare il cielo come “un laboratorio naturale” che permette di costruire una scienza basata sull’astrazione e sulla misura, anche in condizioni relativamente semplici.
D’altro canto, con la storia dell’Astronomia è possibile seguire le tappe più importanti dell’evoluzione del pensiero scientifico riconoscendone l’interazione con il contesto culturale e sociale.
Lo studio dell’astronomia aveva un sua precisa collocazione nei programmi liceali del vecchio ordinamento. Anche se molti argomenti, di interesse comune, venivano affrontati nel corso triennale o quinquennale di fisica, il programma di scienze dell’ultimo anno lasciava ampio spazio alla geografia astronomica, con elementi di cartografia e astrofisica.
Nelle attuali Indicazioni Nazionali l’astronomia è menzionata nei risultati di apprendimento comuni a tutti i percorsi liceali, area scientifico-tecnologica: «Possedere i contenuti fondamentali delle scienze fisiche e delle scienze naturali (chimica, biologia, scienze della terra, astronomia)».
Gli obiettivi specifici di apprendimento non vanno però oltre ai movimenti della Terra, da trattare nel primo anno di corso, come è ben specificato.
Per eventuali approfondimenti si suggerisce, come anche in relazione al contesto fisico, il collegamento interdisciplinare, nonché la partecipazione a progetti di orientamento organizzati da università o enti di ricerca.
Molte scuole, in effetti, con l’appoggio dei Dipartimenti delle facoltà scientifiche organizzano, anche nell’ambito del PCTO, seminari di Astronomia o Astrofisica e attività laboratoriali. Alcuni istituti hanno optato per una curvatura astronomica.
Anche nei licei di indirizzo ordinario è possibile, comunque, orientare i percorsi quinquennali in modo da «sconfinare» ogni tanto nella Geografia astronomica o nell’Astronomia, senza trascurare il terzo interlocutore fondamentale tra Fisica e Scienze naturali, ovvero la Matematica.
Non è difficile trovare argomenti di matematica che portano ad applicazioni in ambito astronomico e viceversa. E’ importante però focalizzare alcune tematiche entro le quali sia possibile riconoscere il legame tra le due discipline e selezionare alcuni esempi o esercizi da inserire nel corso del quinquennio, in coerenza coi percorsi didattici.
In particolare, si potrebbero scegliere tre aree di lavoro:
TEMA 1
L’importanza di un modello matematico. La forma della terra. Le coordinate geografiche. La proiezione stereografica.
Argomenti di matematica correlati: Sfera-Ellissoide. Equazioni parametriche di una superficie di rotazione. Meridiani e paralleli. Fuso e zona sferica. Proiezione stereografica di una sfera sul piano equatoriale. Le sezioni circolari di un cono rotondo o obliquo.
TEMA 2
La dialettica Locale-Globale in Astronomia e in Cosmologia. Cenni storici ed epistemologici. Evoluzione del concetto di Spazio. Semplici problemi geometrici legati alla sfericità della terra. Triangoli in terra e in cielo.
Argomenti di matematica correlati : Proprietà della circonferenza. Archi, angoli al centro, corde. Risoluzione di triangoli. Concetto di curvatura – Geometrie non euclidee. Geometria della sfera. Area del triangolo sferico. Calotta e segmento sferico.
TEMA 3
La volta celeste e gli equinozi. I 4 cerchi di Dante: Interpretazione dei versi 37-45 del primo Canto del Paradiso di Dante:
Argomenti di matematica collegati: Cerchi massimi. Angolo retta-piano. Angolo tra due piani. Rette e Piani perpendicolari. Piano tangente a una sfera. Fasci di piani. Vettore normale a un piano. Prodotto scalare di due vettori.
Gli argomenti e gli esempi proposti non sono ovviamente una risposta esaustiva riguardo ai suggerimenti di Clementina Sasso ma ne forniscono un’interpretazione.
Ecco i link agli sviluppi dei singoli temi : TEMA 1 TEMA 2 TEMA 3
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