Linee di scienza

La notizia sul bosone di Higgs, che era su tutte le pagine dei giornali, è da considerarsi un grande successo per la fisica ma anche per le donne e in particolare per quelle del nostro paese, perché l’esperimento Atlas del Cern di Ginevra è diretto dalla fisica italiana Fabiola Gianotti. Atlas dell’Lhc è il più grande esperimento di fisica mondiale (come sottolinea la rivista New Scientist) e Fabiola Gianotti coordina ben 2500 ricercatori: è quindi un ottimo esempio per le studentesse che desiderano intraprendere gli studi in questo campo. In rete trovate molte interviste (anche video) tutte interessanti, come quella di Valentina Murelli per Linxmagazine (gennaio 2009) oppure lo speciale di Simona Cerrato su Oggiscienza (ottobre 2011).
Piccola nota personale: ho lavorato come assistente nel laboratorio di fisica condotto da Fabiola Gianotti per gli studenti del corso di laurea in biologia dell’Università di Milano, nel lontano 1994 e ho un ricordo bellissimo, di una persona sempre sorridente e disponibile, con una grande umanità. È stato infatti un piacere rincontrarla qualche anno dopo al Cern durante uno stage di qualche giorno per il Master in Comunicazione della Scienza che ho frequentato alla Sissa di Trieste; anche in quella occasione ci ha accolto con molta simpatia e ci ha illustrato il suo lavoro di ricerca in maniera molto chiara e con grande professionalità.

È di qualche mese fa un’altra ottima notizia e cioè che l’Associazione Italiana di Fisica Medica ha nominato per la prima volta una donna come presidente, la dottoressa Luisa Begnozzi. Nell’intervista a questo indirizzo si legge «La complessità del lavoro del fisico medico obbliga ad un ampio impegno su più fronti – ha dichiarato la dott.ssa Luisa Begnozzi, subito dopo la sua elezione – è pertanto necessario aumentare il peso degli specialisti in fisica medica nella comunità scientifica e professionale italiana; inoltre la difficoltà nella comprensione delle attività che svolgono i fisici medici comporta un gap tra gli stessi e la gente comune, che esige di essere colmato attraverso una comunicazione più semplice e diretta».

Speriamo che casi del genere non rimangano isolati (così da essere casi “di genere”), perché la situazione purtroppo non è ancora per nulla buona. Prima di tutto si pensi che su 300 Nobel per la scienza solo dieci sono stati assegnati a donne e questo non è un segno statistico incoraggiante. Inoltre le donne sono discriminate anche nella fisica, come si legge in questo articolo del 13 giugno 2011: «Un sondaggio condotto su 15mila ricercatori di fisica provenienti da 130 nazioni e i cui risultati sono stati pubblicati dalla rivista Nature pochi giorni fa ha messo in evidenza come gli uomini abbiano maggiore accesso a opportunità di lavoro e a risorse finanziare e come la loro carriera soffra molto meno delle donne dopo la nascita di un figlio. Da notare che i risultati sono gli stessi sia nei paesi industrializzati che in quelli in via di sviluppo. Tutto il mondo è paese, almeno sotto questo profilo».
Sulla rivista on line Galileo, in un articolo dell’11 novembre 2011, sono riportati i risultati del rapporto “Global Gender Gap Report 2011” a cura esperti del World Economic Forum, dell’Università di Harvard e di quella di Berkeley dai quali risulta che purtroppo la disparità fra maschi e femmine, per quanto riguarda indicatori come istruzione e salute, in Italia non è cambiata affatto rispetto all’anno scorso, perché siamo e rimaniamo ancora al 74esimo posto, dopo paesi come il Burundi, il Mozambico e il Bangladesh.
Anche nei finanziamenti alla ricerca purtroppo sono emerse differenze di genere, come si può constatare in questo articolo di Rossella Palomba che riporta i risultati del rapporto della Commissione Europea (Gender Challenge in Research Funding) del 2009. Rossella Palomba è autrice di un libro fondamentale sull’argomento: “Figlie di Minerva. Primo rapporto sulle carriere femminili negli enti pubblici di ricerca italiani” e pubblicherà quest’anno un testo indirizzato a chi intende intraprendere la carriera scientifica dal titolo “Guida pratica per ragazze in gamba”, che «a partire dai dati sulla situazione attuale dei ricercatori e delle ricercatrici italiane e europee, illustra i meccanismi (formali e informali) che regolano le carriere all’interno del mondo scientifico e dà alcuni consigli pratici su come sopravvivere al suo interno. Ogni capitolo presenta anche una storia raccontata da una ricercatrice su come e perché si è avvicinata a questo mestiere, in che modo vi ha preso parte ed è riuscita (o non è riuscita) a far carriera».

Libri per lavorare in classe

 
Visto che ho iniziato a parlare di libri, continuo a farlo: come non citare infatti Monica Marelli? Autrice dell’ironico e istruttivo “La fisica del tacco 12” ha pubblicato ancora sull’argomento “La fisica delle ragazze” che ho comperato già da qualche mese e che non ho ancora avuto il tempo di leggere (sic!). Ma lo farò a breve, prima di tutto per mio piacere, ma anche perché terrà una conferenza nel mio liceo ad aprile proprio sull’argomento “donne e scienza” e poi perché voglio sfruttarlo in classe. I suoi libri sono proprio un utile strumento didattico: li do da leggere ormai da alcuni anni ai miei studenti e gettano sempre ottimi frutti. Dirò di più: li leggono anche i genitori e mi ringraziano! Anche quest’anno i miei studenti faranno approfondimenti e piccole lezioni ai loro compagni basandosi sui suoi testi.

Un altro libro molto interessante e utile è “Scienziate d’Italia” a cura di Elisabetta Strickland, professore ordinario di Algebra all’Università “Tor Vergata” di Roma, che nel 2007 è stata la prima donna nominata vicepresidente dell’Istituto nazionale di alta matematica. “Scienziate d’Italia” raccoglie diciannove biografie di donne che hanno lavorato e lavorano nel mondo della ricerca scientifica. Istruttivo e ad ampio raggio, perché non parla solo di fisiche, astronome o matematiche, ma anche di botaniche, geologhe, chimiche…

Sempre di taglio biografico e con un ampio lavoro di storia della scienza, è inoltre il saggio di Raffaella Simili “Sotto falso nome. Scienziate italiane ebree 1938-1945” che raccoglie le testimonianze personali e professionali di tante scienziate italiane costrette a subire le leggi razziali del 1938. In ogni capitolo si narrano ad una ad una le vite di scienziate che furono espulse da scuole, università, accademie, società, enciclopedie e da qualsiasi altra impresa culturale, e che furono deportate nei lager nazisti oppure dovettero esiliare e fuggire in altri paesi, nascoste sotto falsi nomi.

A proposito di donne che sarebbero – chi lo sa – potute diventare scienziate e invece hanno avuto la vita negata, vi segnalo un libro appena uscito in libreria: “Mai nate” di Anna Meldolesi, giornalista scientifica della rivista Darwin, che scrive anche su Nature Biotechnology e autrice del libro “Organismi genericamente modificati”. Ecco una recensione di Gilberto Corbellino, storico della medicina: «Tutti gli studi empirici, in ambito antropologico, sociologico e psicologico, dimostrano che nelle società in cui le donne acquisiscono maggiore autonomia e potere decisionale si riduce la violenza e aumenta ricchezza, salute, felicità ed eguaglianza. Anna Meldolesi dimostra che presso le popolazioni asiatiche (ma anche presso altre culture) che stanno assumendo il controllo economico del pianeta persistono pratiche arcaiche di selezione del sesso ai danni delle donne, che non solo producono una inaccettabile ingiustizia e un pericoloso squilibrio nel rapporto naturale tra i sessi, ma privano le società della capacità di evolvere verso livelli di eguaglianza sociale ed economica tipici di sistemi democratici modernamente civili. Il libro è una lettura imprescindibile se si vuole capire, al di là di spiegazioni di comodo, e di denunce e appelli umanitari largamente inefficaci, le basi evolutive e antropologiche di un fenomeno che mette a rischio, con le potenziali minacce che ne conseguono, le aspettative di transizione o evoluzione in senso democratico e liberale degli imperi economici emergenti»
Link: 

• Margherita Hack “I contributi delle donne alla scienza: ieri e oggi” a cura del gruppo astrofili Hipparcos di Roma
• Un file in pdf con materiale relativo alla mostra “Nobel Negati alle Donne di Scienza”
• Il sito web del concorso per gli studenti “Donne e fisica: un mestiere possibile” indetto nel 2005, in occasione dell’anno mondiale della fisica, che raccoglie tantissime  interviste a ricercatrici e scienziate per “raccontare alle ragazze che stanno per decidere quale corso di studi intraprendere l’esperienza di altre donne che grazie a passione, entusiasmo, determinazione e impegno si sono realizzate professionalmente nel campo della Fisica.” 
• Articolo di Linx Magazine del 6 aprile 2009 “Per superare il gap” : come si possono incentivare ragazzi e ragazze a intraprendere carriere scientifiche? Ecco le riflessioni e le proposte elaborate nel corso del progetto europeo Gapp, nel racconto di due tra gli esperti che vi hanno preso parte.
• Un altro mio post del 2008 sull’argomento
• Dulcis in fundo, il testo integrale dei Dialoghi sopra l’ottica newtoniana di Lorenzo Algarotti (del quale avrò sicuramente ancora occasione di parlare!)

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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 file in 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 web che 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 barca alimentata 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)

YouTube Direkt

• Altre informazioni sulle celle fotovoltaiche in un post di lineediscienza del 2009

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Il Sistema Internazionale delle unità di misura non è mai stato così dinamico (o forse sarebbe meglio dire “quantistico”)! Siamo infatti molto prossimi al punto di svolta che porterà alla ridefinizione di ben quattro unità di musura, rispettivamente della massa (il kg, chilogrammo), della corrente elettrica (A, Ampère), della temperatura (K, Kelvin) e della quantità di materia (mole). La questione della definizione delle unità di misura è di vitale importanza sia per l’attendibilità dei risultati sperimentali (si pensi al recente esperimento sulla velocità dei neutrini) sia per le teorie scientifiche stesse. Il problema delle “vecchie” definizioni è che non sono così universali come per esempio lo sono quella dell’unità di misura del tempo (il secondo) o della lunghezza (il metro) che si basano su fenomeni fisici estremamente costanti (come la frequenza di oscillazione della luce emessa dall’atomo di Cesio) e perché fanno riferimento alle costanti fondamentali della natura (come la velocità della luce).

Avevo già annunciato in un post la XXIV Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure (CGPM), di Parigi, che si è tenuta dal 17 al 21 ottobre scorsi e dalle risoluzioni prese emergono interessanti prospettive (non ancora prese ufficialmente, ma annunciate come probabili nel prossimo futuro).

• Il kg si definirà in riferimento alla costante di Planck
• L’ampère in funzione della carica elementare e dell’elettrone
• Il kelvin in riferimento alla costane di Boltzmann
• La mole sarà definita in base al numero di Avogadro

Se c’è qualcosa che è didatticamente vincente, penso, è proprio il fatto di poter insegnare un argomento che è ancora in divenire, che non è fissato una volta per tutte in un manuale. I libri di testo a breve quindi cambieranno e l’argomento di Fisica o Chimica studiato in classe sarà ancora oggetto di qualche articolo sui quotidiani. Il caso nello specifico delle unità di misura è un esempio molto particolare, perché dagli studenti viene visto spesso come un insieme di dati noiosi e per giunta difficili da imparare solo a memoria in maniera arida. Invece il fatto di sapere che ci sono ancora gruppi di ricerca che si stanno impegnando per “rivoluzionare” le definizioni e renderle il più affidabili possibile è di sicuro interessante.
Per quanto riguarda il chilogrammo e l’ampère poi, l’esperimento che li legherebbe alle costanti fondamentali della natura è l’effetto Hall quantistico… quindi in classe abbiamo un’ottima opportunità per approfondire argomenti di fisica quantistica legati alla superconduttività. Mi riferisco in particolare alle classe quinte, nelle quali è sempre utile riprendere argomenti delle classi precedenti (il Sistema Internazionale di misura si introduce il primo anno in cui si studiano Fisica e Chimica).

Materiali on line e attività

• La risoluzione presa dalla recente Conferenza Generale dei Pese e delle Misure, che si intitola “On the possible future revision of the International System of Units, the SI” (ottimo esercizio anche per il Clil in lingua
• L’abstract dell’articolo appena pubblicato dal gruppo di ricerca inglese del National Physical Laboratory di Teddington, che sfrutta l’effetto Hall quantistico nel grafene. Vale la pena di sottolineare che è ormai diventata buona usanza fra i ricercatori sottomettere alle riviste scientifiche anche un video-abstract nel quale gli autori spiegano brevemente il loro lavoro. Così potete vedere in prima persona gli scienziati e ascoltare la notizia direttamente dalla loro voce.

• La notizia pubblicata sul sito della rivista Le Scienze, che presenta una buona sintesi dei concetti fondamentali per capire i motivi della “corsa” dei ricercatori alle costanti fondamentali della natura
• Per quanto riguarda le unità di misura (di ogni ordine e grado!), riporto qui di seguito una breve lista di pagine web che contengono convertitori automatici da un’unità all’altra e che sono significativi per farsi un’idea di quanto vasto sia il panorama. Si potrebbe inventare una “caccia al tesoro”, una specie di gioco didattico nel quale si propongono via via unità di misure curiose e sconosciute e lo studente deve trasformarle da una scala all’altra. Un esempio? Quanto vale la misura di un anello da dito inglese “L” nel sistema di misura giapponese? E la velocità del vento di 17-21 nodi (che è una “brezza tesa”) a quanti m/s corrisponde? Quanti parsec sono 100000000000 mm?
• - http://jumk.de/calc/lunghezza.shtml
• - http://www.colinj.co.uk/Calc/Unit-conv/index_ita.html
• - http://www.themeter.net/

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Sul sito Maddmaths a cura del gruppo Simai-Dma (Divulgazione Matematica Applicata), Roberto Natalini ha tradotto un articolo molto interessante – passato quasi in sordina in Italia – pubblicato in agosto dal New York Times. Gli autori dell’articolo sono Sol Garfunkel, direttore del Consortium for Mathematics and Its Applications e David Mumford, medaglia Fields, professore emerito di matematica alla Brown University. Il titolo, che punta dritto al cuore del problema, è “Come far funzionare l’insegnamento della matematica” e l’articolo nasce per porre rimedio agli scarsi risultati in vari test internazionali, ottenuti dagli studenti americani delle scuole superiori. Insomma, l’insegnamento così come è adesso sembra non funzionare più o almeno non abbastanza.
L’articolo è breve e diretto, pone l’accento sulla necessità di una «alfabetizzazione quantitativa» come la definiscono gli autori «ossia l’abilità di fare connessioni quantitative ogni volta che la vita lo richieda» e propone «di sostituire la successione di algebra, geometria e analisi, con una composta da finanza, dati numerici e ingegneria di base».
La prima cosa che ho pensato (e che ho ritrovato anche in uno dei commenti all’articolo) è che in Italia alcuni indirizzi di scuole superiori hanno già una differenziazione finanziaria o applicata per quanto riguarda lo studio della matematica. Si tratterebbe forse di estendere questi insegnamenti a tutti gli indirizzi e cioè di ripensare i curricola in termini di matematica applicata. Sono d’accordo con Natalini che in un commento scrive «l’idea che la matematica possa essere insegnata a partire dalle “motivazioni” (= cosa ha portato a sviluppare una certa matematica) e non dai risultati finali, a me sembra interessante» ma anche con Antonietta Fadda che esprime alcune perplessità e nel suo commento conclude: «C’è chi seguendo Hardy ne apprezza esclusivamente l’estetica e la sua struttura teorica, c’è chi la ritiene interessante soltanto nella misura in cui è utile nella pratica.
A me non piacciono le divisioni manichee: le due anime della matematica convivono e non sono necessariamente in opposizione tra loro. Di volta in volta si può far riferimento all’uno o all’altro dei due aspetti a seconda dei casi. Ciò vale anche per il suo insegnamento nella scuola».
Una via per conciliare entrambe le esigenze (la necessità del ragionamento deduttivo e astratto insieme a quella di capirne in senso e la motivazione anche in termini pratici) potrebbe essere la interdisciplinarietà e cioè un lavoro didattico che intersechi l’approccio dell’insegnante di matematica con quello di biologia o di fisica o di arte… con ore in compresenza e magari l’ausilio di strumenti informatici (Lim compresa).

Materiali per una discussione in classe, link ed esercizi

Ottimo anche per l’orientamento in uscita, il seguente video di presentazione del laboratorio Mox di Alfio Quarteroni, professore e direttore del “Chair of Modelling and Scientific Computing” (Cmsc) di Losanna e docente di Analisi numerica al Politecnico di Milano.

YouTube Direkt

Il centro Pristem dell’Università Bocconi organizza ogni anno un corso per gli studenti delle superiori intitolate “Orientamatica, Matematica & Realtà” che ha come obiettivo «l’educazione degli studenti alla modellizzazione matematica». A questo indirizzo trovate molti esercizi di matematica applicata per gli studenti soprattutto di classe terza.

Ancora esercizi nella pagina Matematica applicata alla fisica e ingegneria, dalle applicazioni delle equazioni differenziali a situazioni della vita reale, fino alla mia amata cicloide (con un’applet molto bella!).

Non dimentichiamoci inoltre del sito web del Progetto Polymath del Politecnico di Torino, che è una vera e propria miniera d’oro per quanto riguarda quello l’approccio a partire dalle “motivazioni” concrete e della loro storia.
E per quanto riguarda la storia ecco un vero e proprio gioiello: il testo scaricabile integralmente in pdf a questo indirizzo (e consultabile on line qui) Alle origini della matematica applicata: le scuole d’abaco di Vico Montebelli, già impostato come una presentazione in power point (quindi pronto per il videoproiettore!) e che è un corso di aggiornamento che farò il prima possibile. Leggendo qua e là scopro che già il metodo di apprendimento di queste scuole era “applicativo” ecc. ecc. credo che sia un testo utilissimo per integrare la discussione pedagogica con la conoscenza della storia della matematica.

A proposito di pedagogia della matematica, molto interessante l’intervista di Roberto Natalini a Emma Castelnuovo.

Come sempre un link a lineediscienza: l’approccio pedagogico di Paul Lockhart , che è in un certo senso “opposto” a quello proposto da Garfunkel e Mumford, in linea con il famoso pamphlet di G. H. Hardy…

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Ecco un libro costruito con una serie di “schede didattiche” o di “voci” che affrontano tantissimi aspetti dei fenomeni luminosi dal «punto di vista fisico, biofisico, astronomico, tecnologico e storico» come sottolinea l’autore, Olmes Bisi. Professore ordinario di Fisica generale presso la facoltà di ingegneria dell’Università di Modena e Reggio Emilia, Bisi svolge da anni attività di ricerca nel campo dell’optoelettronica: «tuttavia» scrive nell’introduzione, a proposito della nascita di questo testo «l’ispirazione primaria è scaturita dalla scoperta di un innovativo approccio alla didattica, noto in tutto il mondo come reggio approach». Approccio didattico che tramite veri e propri atelier della scienza, coinvolge gli studenti (e anche tutti gli altri partecipanti) «nell’indagine creativa […] attraverso attività gratificanti, incoraggiando le curiosità senza imbrigliare i ragionamenti, promuovendo lo svolgimento di libere indagini, che da un lato sviluppino la sfera cognitiva e dall’altra gratifichino, attraverso un lavoro creativo». Chi entra in un atelier si avvicina alle leggi della natura, ognuno secondo la propria sensibilità e personalità perché gli educatori dell’atelier si limitano a «sollecitare la creatività, senza condizionare la formazione dei ragionamenti e delle teorie».
Nel libro quindi, oltre alla scheda che affronta ogni singolo argomento, troviamo anche spunti per ulteriori approfondimenti e soprattutto tante utili domande senza riposta, sotto ai titoli “per quale ragione?” e “può essere vero?”. Domande fertili per iniziare un brain storming in classe, per stimolare le capacità intuitive, immaginative e logico-razionali…

Una interessante attività on line
Ma c’è di più: sul sito web del professor Bisi è possibile rispondere a queste domande e iniziare una discussione on line. L’idea è molto originale e dà la possibilità di comunicare direttamente con l’autore e con tutti i suoi lettori e di confrontarsi con argomenti scientifici, proprio come avviene nella ricerca reale. Si possono anche votare le risposte e le opinioni che ci convincono di più. Gli indirizzi diretti sono: può essere vero? e per quale ragione?
Una domanda che mi è particolarmente piaciuta è la seguente, sul prisma: «Nel 1973 i Pink Floyd pubblicarono per la EMI l’album The Dark Side of the Moon (Il lato oscuro della Luna), sulla cui copertina era riportata l’immagine di un raggio luminoso rifratto da un prisma come nella figura, commettendo un errore. Quale?»

Risorse on line
Pregio del libro (del quale – a propostito! – non ho ancora detto il titolo: “Visibile e invisibile. Le meraviglie dei fenomeni luminosi”, Sironi ed.) sono anche le tante illustrazioni, ovviamente molto colorate e con valenza storica, esplicativa, espositiva, insomma sempre sfruttabile dal punto di vista didattico. Tutto ha un suo spazio, dall’antichissima macchina di Anticitera del II secolo a. C. ai Led e alla luce di sincrotrone, passando per i fulmini o per la visione dei pesci o la fotosintesi clorofilliana. Uno spazio ridotto al massimo a tre pagine:  il dono della sintesi, dell’esattezza insieme alla chiarezza comunicativa non è da tutti.
Se non avete ancora il libro sottomano, non c’è di meglio che curiosare nel sito di Bisi, che oltre a un link di google nel quale consultare alcune pagine del libro (consiglio ad esempio a pag. 25-26 “Alhazen e la scoperta della luce” o “temperatura di colore” a pag. 201-202) indica moltissime pagine web con risorse e materiali, dai siti con immagini, a quelli con video o per approfondimenti, insieme a una fornita bibliografia.

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