Il 2013 è l’anno della Matematica per il pianeta terra (MPE2013Mathematics of Planet Earth 2013) una iniziativa promossa da più di cento organizzazioni, società scientifiche, istituti di ricerca e università di tutto il mondo. Su LinxMagazine il gruppo di matematici italiani che figura sotto lo pseudonimo di “Loretta Salino” ha scritto un articolo interessante, con un approfondimento sulla teoria del caos di Lorenz e sui sistemi dinamici non lineari.
In questo periodo dell’anno gli studenti delle classi quinte, oltre a prepararsi per l’esame, stanno pensando a quale facoltà scegliere e fornire loro materiale informativo sulla matematica applicata è di sicuro un aiuto in più: riporto quindi le frasi finali dell’articolo:
«Per i futuri scienziati la sfida che si apre è quella di mettere a fattor comune le esperienze svolte fin qui in diversi campi allo scopo di sviluppare nuovi modelli adatti a sistemi ancora più complessi, in cui le dinamiche degli ecosistemi interagiscono con quelle delle economie umane. Saranno centrali tutte quelle branche della matematica che sapranno fare da ponte tra i diversi ambiti della scienza. Per fare alcuni esempi: la biomatematica, i processi stocastici, le teorie del controllo ottimale, la matematica finanziaria, la teoria dei giochi. Gli studenti interessati a lavorare in questa direzione potranno sfruttare le iniziative di MPE2013 per programmare nel modo migliore il proprio piano di studi, nella speranza che a una nuova matematica corrispondano nuovi stili di vita, più sostenibili, meno aggressivi, più rispettosi dell’equilibrio del nostro pianeta».
Per quanto riguarda il mese di aprile in particolare, l’American Mathematical Society, l’American Statistical Association, la Mathematical Association of America, e la Society for Industrial and Applied Mathematics hanno indetto per il Mathematics Awareness Month (“mese della consapevolezza/sensibilizzazione della matematica”) il seguente tema: “Mathematics of Sustainability” (la matematica della sostenibilità). Se si esplora il poster interattivo on line è possibile rendersi conto di quanti siano i campi di applicazione nei quali la matematica può portare un contributo attivo: dalle città (a partire dagli edifici sostenibili), ai ghiacciai, ai cambiamenti climatici, all’agricoltura…
Uno dei tanti esempi da portare agli studenti può essere, per esempio, quello del coefficiente o indice di Gini. Ideato nei primi del Novecento dallo statistico italiano Corrado Gini, è un numero compreso fra 0 e 1 che può dare una stima delle disuguaglianze all’interno di una popolazione; misura quanto una risorsa è distribuita in maniera equa: se vale zero l’uguaglianza è completa e più si avvicina all’unità, più la risorsa è invece concentrata solo nelle mani di piccoli gruppi.
Come si legge su Wikipedia:
«La definizione matematica del coefficiente di Gini si basa sulla curva di Lorenz della distribuzione ed è legata all’area compresa fra la linea di perfetta uguaglianza e la curva di Lorenz. Il coefficiente di Gini è definito come il rapporto fra l’area compresa tra la linea di perfetta uguaglianza e la curva di Lorenz (A) e l’area totale sotto la linea di perfetta uguaglianza (A+B), ovvero G = A / (A+B). Siccome l’intervallo sull’asse x va da 0 a 1, allora A + B = 0.5 e dunque il coefficiente di Gini è anche uguale a G = 2A = 1 – 2B». Nel seguente grafico la zona colorata rappresenta il coefficiente di Gini (asse delle x percentuale della popolazione e asse delle y percentuale del reddito).»
In un articolo dell’11 marzo 2013 il Corriere della Sera cita proprio l’indice di Gini per analizzare le disuguaglianze di reddito in Italia e in Europa (misurato fra 0 e 100). Con la crisi la classe media si impoverisce e l’indice di Gini cresce…
Fra le iniziative di quest’anno vi segnalo infine la settimana MPE2013 che inizia il 15 aprile a Milano a cura del Dipartimento di Matematica “F. Enriques” e con il patrocinio dell’Accademia nazionale dei Lincei e dell’Istituto lombardo Accademia di scienze e lettere. Tre giorni di conferenze pomeridiane affiancate da due mostre e un Convegno. Il programma della manifestazione è a questo indirizzo.
Oggi sono andata con i miei studenti al Piccolo Teatro Studio Expo di Milano a vedere lo spettacolo Alice2.0 nel paese dell’energia e non posso che parlarne bene. La formula è molto interessante perché, prima di tutto in scena ci sono tre scienziati veri, insomma tre professori del Dipartimento di Fisica dell’Università di Milano, che impersonano se stessi in maniera molto creativa e ironica. E poi perché ci sono veri esperimenti e strumentazione scientifica, come un contatore Geiger che misura la radioattività emessa da un piccolo sasso radioattivo o materiali superconduttori che se raffreddati con l’azoto liquido creano un campo magnetico in grado di farli levitare sopra una rotaia metallica… i tempi teatrali sono perfetti, ci sono colpi di scena, dialoghi vivaci, interazione con il pubblico, insomma non ci si annoia per nulla; inoltre il testo recitato (egregiamente dai tre protagonisti) è un viaggio sul tema dell’energia che scende e sale fra vari livelli comunicativi, da quello più prettamente didattico a quello di analisi critica del processo scientifico o della vita universitaria o delle modalità di comunicazione della scienza, sempre con un vivo taglio ironico e autoironico. Lo spettacolo lancia tantissimi spunti, sia teorici sia di sociologia della scienza sia sperimentali e sicuramente appassiona lo spettatore, come giustamente ha sottolineato Marco Fusar Poli (curatore per il Piccolo Teatro del progetto di teatro scienza “T alla S”) nelle parole di presentazione.
Uscendo ci siamo chiesti perché i palloncini sgonfi immersi nell’azoto liquido si gonfiassero quando erano lanciati nell’ambiente e anche perché i pendoli lasciati a se stessi acquisissero dopo un po’ forme globali ordinate (comportandosi esattamente al contrario di quello che ci era appena stato detto nello spettacolo… o almeno a noi è sembrato così!) e a me personalmente è rimasta in memoria la guida a forma di cicloide e le due palline metalliche che, da qualsiasi posizione partissero, si ritrovavano sempre a scontrarsi nel punto più basso esattamente a metà dello “scivolo”. Lo sapevo e forse lo avevo già visto in qualche science center o forse no, ma vedere il fenomeno sulla scena mi ha lasciata a bocca aperta. Tanta meraviglia insomma, ma anche tanto metodo scientifico in ogni particolare, senza errori di tipo contenutistico (ovviamente) che non fossero calcolati. Ho apprezzato tantissimo anche l’accenno alla massa come forma di energia e l’esempio molto originale di come ogni volta che si urta qualcosa, insieme alla propria energia cinetica gli si cede un po’ della propria massa, “un ottimo modo per dimagrire”! O la specificazione che “energia rinnovabile” è un termine che non ha senso perché a essere rinnovabili sono le fonti, ecc. ecc. O anche il fatto che una delle domande più sbagliate al test di ingresso dagli studenti del secondo anno di fisica è quella che chiede se quando si lancia un sasso verso l’alto ci sono forze verso l’alto oppure no….
Non ho ancora detto i nomi dei protagonisti: Marina Carpineti, Marco Giliberti e Nicola Ludwig, regia di Emiliano Bronzino. Complimenti a tutti, tornerò a rivedervi con molto piacere i prossimi anni. Il sito web del loro progetto è il seguente: spettacolo della fisica.
È bello sapere che la propria scuola contribuisce alla riduzione delle emissioni di anidride carbonica nell’atmosfera grazie a un impianto di moduli fotovoltaici installati sul proprio tetto. In particolare, quello del mio liceo è costituio da 504 moduli in silicio policristallino, che dal 25 maggio 2011 ha già evitato più di 38 000 kg di CO2. Inoltre l’impianto produce energia elettrica che permette di sopperire a quasi il 73% del fabbisogno annuale del nostro edificio, con un notevole risparmio anche in termini economici, tenendo presente che parte dell’energia prodotta viene immessa anche nella rete elettrica esterna alla scuola.
Le autorità hanno inaugurato il piano della provincia di Varese, che prevede una produzione di energia elettrica di 4 247 989 Kwh all’anno con una conseguente riduzione di emissioni di CO2 di 2463, 83 tonnellate annuali e una riduzione dei costi di gestione del 47,39 %. Oltre all’installazione degli impianti fotovoltaici, sono in cantiere nuove scuole, come il liceo artistico di Busto Arsizio, che sarà un vero e proprio edificio a impatto zero, termoisolato, con una centrale geotermica e pannelli solari per la produzione di acqua calda e con un elevato utilizzo di materiali ecocompatibili.
In tutta Italia si stanno realizzando progetti analoghi, da Roma a Milano a Taranto, passando per Vicenza, Trapani, San Benedetto…
Tante iniziative, insomma: basta vedere i tanti video su youtube delle inaugurazioni degli impianti nelle scuole!
Attività in classe e link
Ho trovato lo schema delle discipline coinvolte in riferimento al fotovoltaico, che potete leggere qui sopra, in un filein pdf dell’ing. Salvatore Castello dell’Enea, realizzato per il progetto Il sole a scuola; il file contiene un’ottima relazione di quasi settanta pagine sull’argomento. Nella seguente pagina webche si riferisce sempre al progetto, potete trovare altri materiali teorici che spiegano brevemente i concetti fondamentali.
Nellapagina web intitolata “Calcolo di un impianto fotovoltaico di una scuola” c’è un ulteriore approfondimento realizzato dagli studenti della scuola secondaria di I grado “Giovanni XXIII” di Varano Borghi (Va).
L’associazione Paea (Progetti Alternativi per l’Energia e l’Ambiente) propone attività per le scuole e kit didattici
Le attività di laboratorio sono un’ottima strada per studiare il fotovoltaico. Cito solo due casi esemplari, quello degli studenti dell’ITI Majorana di Grugliasco (To) che hanno costruito una barcaalimentata da moduli fotovoltaici e quello degli studenti dell’Itis e Liceo Tecnologico “Einstein” di Roma che hanno realizzato una cella di Graetzel al mirtillo (tutti i particolari su questo video)
Ci tengo molto a segnalate un’esperienza didattica sul tema della sostenibilità energetica, realizzata dal professor Aldo Ficara in una quinta classe professionale dell’IIS di Furci Siculo in provincia di Messina. Aldo Ficara è docente di elettrotecnica, responsabile scientifico della rete Nanotech-Duesicilie e si occupa anche di divulgazione della scienza (si veda il sito dedicato alle nanotecnologie Dieci alla meno nove).
La sperimentazione didattica si è inserita all’interno del modulo didattico “produzione dell’energia elettrica” e ha utilizzato la rivista di divulgazione scientifica “Green La Scienza al servizio dell’uomo e dell’ambiente” per integrare una serie di lezioni frontali sulla sostenibilità energetica. Una formula a mio parere molto interessante, visto anche il dibattito attuale sui libri digitali e non. Scrive infatti Ficara: “Sempre più spesso si parla di libri digitali che dovrebbero andare nella direzione dello sviluppo aperto e continuo, alla loro integrazione con la rete, allo sviluppo collaborativo, in modo da invitare gli insegnanti ad essere consapevoli sul significato e sulla portata di tutte le innovazioni associate alla tecnologia digitale.
Un’alternativa al libro digitale è l’uso di riviste, sia cartacee che on line, specializzate nell’ambito tematico del modulo didattico da proporre al gruppo classe.
Esperti, docenti, istituzioni e divulgatori scientifici da molto tempo sono impegnati a parlare in modo diretto e comprensibile della sostenibilità e della compatibilità ambientale della produzione di energia, con l’obiettivo di contribuire all’informazione e alla formazione dei cittadini di domani”.
A scuola le studentesse di quarta liceo sociopsicopedagogico mi hanno chiesto una lezione sulle centrali nucleari. Ho visto nel corridoio un mio ex studente di quinta dello stesso indirizzo liceale che l’anno scorso come approfondimento di Fisica aveva realizzato una presentazione in power point molto bella sull’energia nucleare, così gli ho chiesto se me la può portare settimana prossima per farla vedere alle ragazze di quarta.
Non è certo la prima volta che utilizzo gli ottimi materiali degli studenti per le mie lezioni: sempre quest’anno ad esempio, ho citato e ringraziato durante la spiegazione una mia studentessa che l’anno scorso ha preparato un power point sulle onde, che ho proiettato ai suoi compagni di quest’anno della classe quarta.
Poi mi è tornato in mente il sito del prof. Boschetto (che avevo già citato in un mio post) e a questa sua bellissima pagina web dove pubblica i lavori e gli approfondimenti di Fisica dei suoi studenti. Ve la consiglio perché ne vale proprio la pena. Per quanto riguarda le centrali nucleari e il loro funzionamento, mi sono già scaricata alcuni ottimi lavori.
Dopo l’incidente in Giappone molti blog hanno pubblicato materiale informativo sull’energia nucleare. Uno costruito per domande e risposte è quello di Amedeo Balbi (Keplero) del quale ho parlato anche nel mio post precedente, che si intitola “Un po’ di cose che so sulle centrali nucleari” con l’avvertenza che «chi vuole veramente capire qualcosa in materia e farsi un’opinione — senza ripetere a pappagallo cose dette da altri — deve studiare seriamente: non ci sono scorciatoie».
Sempre con la formula “a domanda rispondo” è fresco di stampa “Enigma nucleare” di Luca Carra e Margherita Fronte.
Insomma, con un occhio al libro di testo e uno alla rete, credo che riuscirò a preparare la lezione extra in maniera dignitosa, spero, anche se sono sommersa dai compiti da correggere
