Cultura non è sapere come derivare la formula di Bethe-Block

Siccome non mi sentivo abbastanza impegnato con tutte le cose che ho da fare, prima di Natale mi sono dato volontario per tenere un corso alla scuola ESIPAP, la cui prima edizione è stata organizzata quest'anno dal consorzio di laboratori di cui faccio parte. Visto che, in modo più o meno consapevole, vado sempre a cercarmi le sfide più complesse, ho accettato di tenere il corso di Experimental Subatomic Physics.

Mi sono reso conto in fretta che preparare il corso sarebbe stato un massacro. Si trattava di un corso di 15 ore, e il rapporto tipico tra il tempo necessario per preparare delle lezioni e la durata delle lezioni stesse non è mai favorevole. Se uno è  molto bravo e ha già tenuto il corso,  per ogni ora di lezione occorre almeno altrettanto tempo di preparazione. Se uno invece parte da zero (come me!), il tempo necessario alla preparazione cresce facilmente di un buon fattore tre. Come se non bastasse, dalle prime discussioni con gli altri professori era poi venuto fuori in fretta che tutti si aspettavano da me un escursus magari non super-approfondito, ma il più completo possibile su tutti gli aspetti della fisica delle particelle sperimentale: dalla cinematica relativistica agli acceleratori di particelle, dall'interazione tra particelle e materia ai diversi tipi di rivelatori, dal design degli esperimenti di alte energie agli acceleratori a quello dei rivelatori per neutrini e materia oscura. Naturalmente ho riciclato materiale di ogni tipo recuperato da colleghi o trovato in rete, ma l'avere a disposizione molte risorse significa semplicemente avere il frigo pieno di ingredienti di ottima qualità. Forse non è necessario fare la spesa, ma inventare la ricetta e cucinare per bene resta comunque a nostro carico. Nel mio caso, poi, la preparazione andava fatta di notte, perché questo impegno non ha certo sostituito gli altri progetti che seguo normalmente.

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La scuola a cui ho insegnato era aperta a un massimo di 15 studenti. Essendo la prima edizione, alla fine ci siamo ritrovati a insegnare a soli 7 studenti. In partenza ero estremamente scettico rispetto a queste piccole dimensioni, ma mano a mano che insegnavo mi sono ricreduto. Un gruppo limitato permette un'interazione diretta con ognuno degli studenti, sia durante le lezioni e gli esercizi sia nelle pause, e molto viene scambiato e imparato proprio in queste interazioni informali e dirette.

Nel corso delle lezioni mi sono reso conto di diverse cose. Quella che mi ha colpito di più è la scarsa dimestichezza degli studenti con il calcolo. Mi spiego: questa scuola è rivolta a studenti di fisica dell'ultimo anno di università o all'inizio del dottorato. In termini di conoscenza teorica, non c'era nulla di quello che ho raccontato loro che non avessero già visto, e spesso anche formalmente derivato, nei loro studi precedenti. Per questa ragione ho deliberatamente scelto di non dimostrare praticamente nessuna formula. Al contrario, li ho messi costantemente davanti alla necessità di usare le formule e i concetti che conoscevano e avevamo rivisto insieme. Se praticamente tutti avrebbero saputo derivare almeno la versione semiclassica della formula di Bethe-Block, o conoscevano a memoria le relazioni base della cinematica relativistica, applicare queste conoscenze a problemi concreti si è dimostrato tutt'altro che scontato. Quanti centimetri d'alluminio mi servono per fermare un elettrone di 1 GeV? Con che precisione dovrei misurare il momento del muone proveniente dal decadimento a riposo di un pione, per ottenere una certa precisione sulla misura massa del neutrino corrispondente? Evidentemente, nessuno era abituato a rispondere a questo genere di quesiti pratici, "sperimentali" appunto, che sono (o dovrebbero essere) il pane quotidiano del fisico.

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Non li ho fatti soltanto calcolare. L'altra cosa che gli studenti e i dottorandi di fisica di oggi non fanno praticamente più, è leggere articoli scientifici. La colpa non è del tutto loro: all'università la storia e l'evoluzione della fisica si impara sui manuali, e durante il lavoro di ricerca di un dottorando l'informazione si digerisce, sempre più, soltanto attraverso presentazioni e slide. Ben conscio di questo limite, ho dato loro da leggere e digerire articoli "classici" (la scoperta dell'antiprotone, o quella della J/\psi o del bosone W, la misura della vita media del muone, ...), chiedendo loro di spiegarne il contenuto di fronte ai compagni, evidenziando quali fossero state le scelte sperimentali di questi pionieri, come fossero state fatte le misure, quali fossero le incertezze sperimentali dominanti. Mi è sembrato che l'esperienza sia piaciuta, pur con tutte le difficoltà incontrate nell'affrontare qualcosa cui non erano veramente abituati.

Alla fine, mi è anche toccato valutarli. ESIPAP è una scuola "qualificante", il che significa che i nostri voti verranno trasmessi alle rispettive università, e peseranno sui loro giudizi finali o sul passaggio agli anni successivi. In linea con lo stile del corso, ho chiesto loro di rispondere a domande semplici guardando degli event display, di risolvere qualche problema calcolando, di leggere un articolo e dimostrare di averlo capito. Sono andati tutti piuttosto bene, anche se, paradossalmente ma forse poi non troppo, è proprio sulle domande di comprensione profonda che la maggior parte di loro ha avuto delle difficoltà, piuttosto che nei calcoli numerici e nelle equazioni.

Quanto a me, ho imparato una cosa importante. Insegnare mi piace molto, ed era veramente troppo che non lo facevo più. In più, a giudicare dai riscontri che ho avuto a fine corso, sembra riuscirmi abbastanza bene. Spero di averne ancora la possibilità (beh, di sicuro l'anno prossimo con la seconda edizione di ESIPAP. Ma magari anche altrove, no?).

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12 Commenti

  1. Pubblicato il 21 febbraio 2014 alle 23:30 | Permalink

    @Marco
    Insegnare è sempre gratificante, vuol dire passare un po' della nostra esperienza a qualcun altro e vedere accendersi negli occhi di chi ci ascolta la comprensione è estremamente appagante. Parafrasando è come il contadino che a primavera vede germogliare il raccolto, ed ha la consapevolezza di aver fatto un buon lavoro.

  2. Pubblicato il 22 febbraio 2014 alle 09:33 | Permalink

    Ciao Marco,
    la fisica sperimentale è poco insegnata in Italia, non piace molto, e se dai una scorsa a qualche passato concorso, tipo i concorsi interni nel CNR, capirai presto perché. Un fisico teorico fa più pubblicazioni, viene citato di più, è pure più economico. Anche il Nobel a Higgs in qualche modo conferma questa deriva.
    Anche io sono un fisico sperimentale, anche io sono in un grande progetto internazionale "lato macchina", e anche io mi dispiaccio sempre di quanto poco venga insegnata la fisica sperimentale. Nelle parole di tanti insegnanti si sente, implicita, la convinzione che la fisica sperimentale è inferiore a quella teorica. Una concezione quasi medioevale, che resiste nonostante tutto. A nome di tanti come me, ti ringrazio di essere uno di quelli che ci aiutano a difendere questo lato della conoscenza.
    Saluti

  3. Pubblicato il 22 febbraio 2014 alle 09:42 | Permalink

    Bellissimo dossier sui papà nell'ultimo numero di Focus... Ve lo consiglio...

  4. juhan
    Pubblicato il 22 febbraio 2014 alle 12:24 | Permalink

    @Maurice74: pensa te che sono ingegnere! Eppure... 😉

  5. Lisa
    Pubblicato il 22 febbraio 2014 alle 12:28 | Permalink

    Forse dirò una sciocchezza ma la mia impressione è che il fatto di focalizzarsi più sulla teoria che sulla pratica è una caratteristica generale di tutta la scuola italiana. Dopo il liceo scientifico ho frequentato un anno di università negli Stati Uniti e sono rimasta scioccata dal diverso approccio con il quale vengono insegnate molte materie, fra cui, ad esempio, la matematica. Quasi tutti gli esercizi del libro di testo si basavano sul trovare soluzioni a problemi pratici o concreti e per la prima volta mi sono resa conto che tutta la matematica che avevo imparato fino a quel momento, a cominciare da quella imparata alle elementari e alle medie, poteva servire a qualcosa (sarei stata molto più felice di imparare le proporzioni se mi avessero spiegato che potevo utilizzarle per preparare per sei persone la mia torta preferita invece che per quattro come diceva la ricetta...). Per non parlare poi della matematica delle superiori...
    Quanti studenti saprebbero rispondere alla semplice domanda "A cosa serve la matematica?". A volte la luce di "comprensione" che si accende negli occhi dei ragazzi è proprio la realizzazione che quello che si sta imparando ha un senso e che trova applicazione nella realtà.

  6. jenny
    Pubblicato il 22 febbraio 2014 alle 18:52 | Permalink

    Ciao Marco, io non sono ne' un fisico e nemmeno lavoro nel campo ( sono stilista di moda ) ,da anni una grande appassionata di fisica delle particelle, studio molto dovunque posso con una naturale spinta alla ricerca. Vorrei semplicemente ringraziarti per condividere le tue esperienze , sono motivo di riflessione per me.

  7. Pubblicato il 24 febbraio 2014 alle 20:06 | Permalink

    Che dire... avendo saputo con anticipo di questa scuola mi sarei sicuramente iscritto!!! Sarà per il prossimo anno! :^)

  8. Gabriele
    Pubblicato il 24 febbraio 2014 alle 20:14 | Permalink

    Penso che questa esagerata attenzione per la teoria sia molto italiana (ma non solo, anche greca, rumena, etc), sia per motivi culturali, che economici (gli esperimenti costano!). Comunque per chi viene dall'universita' italiana e poi va all'estero e' un'ottima preparazione di base, che sarebbe molto difficile recuperare dopo.

  9. Pubblicato il 25 febbraio 2014 alle 21:52 | Permalink

    Nella mia università quest'anno (sono all'ultimo anno di triennale) seguo un corso di tecniche sperimentali per la fisica nucleare, tenuto da un visiting professor americano. Siamo in pochi, per cui c'è un sacco di interazione in aula, e si prospetta essere uno dei corsi più stimolanti del semestre. E il testo consigliato è proprio quello di Leo lì in fondo alla pila!

  10. Andrea
    Pubblicato il 5 marzo 2014 alle 13:43 | Permalink

    Da studente di fisica (Primo anno di magistrale) confermo assolutamente le impressioni di Marco e dei vari autori dei commenti qui sopra. Però mi sento di dover fare una precisazione, infatti io credo che il punto non stia tanto nella separazione tra fisica teorica e sperimentale quanto nell'approccio troppo teorico con cui vengono affrontati i corsi (teorici o sperimentali che siano). Infatti tanto un teorico quanto uno sperimentale dovrebbero essere in grado di fare i conti applicando i concetti studiati sui libri e questo, almeno nella mia esperienza, è una delle più grandi lacune di noi studenti di fisica.
    Personalmente attribuisco il grosso della colpa alla struttura dei nostri corsi di studio che sono sempre incentrati sulla teoria (quindi quantità enormi di teoremi e dimostrazioni da imparare a memoria) e lasciano pochissimo spazio all'applicazione di quella teoria tanto studiata (fanno eccezione giusto i corsi dei primi due anni di università).
    Le motivazioni sono sicuramente molteplici ma più di una volta ho avuto l'impressione che dietro ci fosse anche la pigrizia (o mancanza di tempo) del docente (quando il livello dei corsi diventa di un certo tipo preparare e correggere esercizi può richiedere uno sforzo davvero elevato).

    saluti.

  11. Matteo
    Pubblicato il 9 marzo 2014 alle 13:19 | Permalink

    Se gli studenti sono 7, è facile che accada che insegnare sia un piacere; sempre che i 7 abbiano anche una qualsiasi forte motivazione pratica e che non siano perfettamente ignari di quello che dovrebbero alla fine capire.
    Il punto è che 7 non è solo un numero piccolo, 7 è un numero allarmante.
    E comunque, anche con 15 non bisognerebbe stare allegri se poi le opportunità future sono riservate solo per il numero zero.
    Magari quest'ultimo "numero" aiuta a spiegare perché in Italia c'è un eccesso di teoria: perché per mettere in pratica le competenze sullo specifico campo non c'è gran che da sperare, mentre è particolarmente sicuro che ci si debba alla fine riconvertire.

  12. Pubblicato il 9 marzo 2014 alle 15:44 | Permalink

    Sono d'accordo che sette sia un numero allarmante, se l'obiettivo era 15-20. Ci sono ragioni (più o meno buone) per questa partecipazione "ridotta" (o scarsa, se vogliamo essere onesti) che non vale la pena discutere qui (il modo con sui la scuola è stat pubblicizzata, le relazioni non ancora solidissime con le scuole di dottorato, etc...), e che spero miglioreranno nel tempo. Sul 15 invece dissento, ed è proprio l'aspetto pratico a imporre un numero simile. La scuola prevede anche una largo numero di esperienze concrete in laboratorio, tutte fatte la CERN, e non è banale organizzare qualcosa di serio e significativo in questo senso con più di 20 studenti, anche tenendo conto che non serve a nulla raggrupparli in gruppi con più di tre persone.

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  • Mi chiamo Marco Delmastro, sono un fisico delle particelle che lavora all'esperimento ATLAS al CERN di Ginevra.

    Su Borborigmi di un fisico renitente divago di vita all'estero lontani dall'Italia, fisica delle particelle e divulgazione scientifica, ricerca fondamentale, tecnologia e comunicazione nel mondo digitale, educazione, militanza quotidiana e altre amenità.

    Ho scritto un libro, Particelle familiari, che prova a raccontare cosa faccio di mestiere, e perché.

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