SCIENZAEVENTI/ Viaggio nel cuore dell’indagine scientifica

- Alessio Rocci

ScienzAfirenze 2020. Duecento tra studenti e docenti provenienti da sei regioni sperimentano e riflettono assieme sulla straordinaria varietà della materia, in diretta streaming Youtube.

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Il logo di ScienzAfirenze

È stato un anno scolastico fuori dall’ordinario e ha richiesto uno sforzo straordinario da parte di organizzatori, studenti, docenti e relatori. Di fronte all’imperversare della pandemia abbiamo assistito al riunirsi di una comunità, che possiamo a tutti gli effetti chiamare «comunità scientifica», fatta di alunni delle scuole superiori e dai loro docenti, che hanno voluto con tutto il cuore esserci anche in questo momento difficile. Lo studio di un fenomeno naturale è mosso dalla curiosità di conoscere, dall’esperienza del quotidiano o dalla necessità di indagare terreni inesplorati. L’indagine scientifica proposta dalla XVII edizione di ScienzAfirenze1 era di indagare la materia, mettendone in risalto forme e strutture; questo infatti il titolo: La materia: le sue forme, le sue strutture, la sua straordinaria varietà. Osservare e sperimentare nello studio delle scienze.
Come tutti gli anni l’avventura è iniziata verso Novembre 2019 con l’inizio dell’anno scolastico e si è conclusa il 15 maggio 2020 con il convegno; i gruppi di cinque studenti che come ogni anno scelgono di lavorare in collaborazione con un docente, hanno potuto sviluppare le loro idee, prima dell’avvento del problema Covid. Anche quest’anno, inoltre, nel corso della preparazione del convegno, abbiamo avuto modo di analizzare il tema e il metodo che contraddistingue ScienzAfirenze da altre realtà. Infatti i docenti che hanno scelto di avvalersi del corso di formazione che accompagna la preparazione del convegno hanno potuto confrontarsi in due web-conference rispettivamente sul tema del metodo e sulla preparazione della tesina che conclude il lavoro.

Nonostante le difficoltà oggettive, dunque, che si sono presentate a causa della pandemia, il comitato didattico si è trovato subito d’accordo nel proporre una versione on-line del momento conclusivo, e tutti gli iscritti hanno risposto entusiasticamente. Quasi duecento, tra studenti e docenti di sedici scuole, provenienti da sei regioni d’Italia, hanno seguito la diretta Youtube e hanno contribuito a totalizzare quasi 600 visualizzazioni delle quasi tre ore di diretta che il Direttore del Convegno, Giuseppe Tassinari, ha condotto con gli ospiti del convegno.

Anche quest’anno tra i molti lavori di ricerca dei giovani scienziati che sono stati presentati telematicamente sotto forma di tesina ne sono stati premiati tre del biennio e tre del triennio, a cui si sono aggiunte 8 menzioni di progetti tra biennio e triennio, che hanno ottenuto un riconoscimento alla fine della diretta streaming. La riflessione sul tema è stata introdotta dal Direttore ed è stata portata avanti con l’ausilio del fisico Tommaso Bellini, professore dell’Università degli Studi di Milano e del chimico Andrea Ienco, ricercatore presso l’Istituto di Chimica dei Composti Organometallici del CNR di Firenze. Per la prima volta, poi, abbiamo avuto il piacere di incontrare durante il convegno alcuni rappresentanti della giuria, Maria Cristina Speciani, Lorenzo Mazzoni, e Mario Gargantini, amici e collaboratori di lunga data di ScienzAfirenze. Quest’anno non abbiamo avuto la possibilità, per ovvi motivi, né di fare un esperimento in diretta né di vedere i lavori dei ragazzi durante il consueto exibit-time. Ma i nostri giovani scienziati non hanno voluto essere fruitori passivi dell’evento e hanno raccolto la sfida lanciata dal comitato didattico: realizzare in tempi record dei brevi video che raccontassero il proprio lavoro! Quindi anche questa edizione sarà indimenticabile, ma non per i problemi che abbiamo dovuto risolvere, ma per l’energia dei partecipanti che si è realizzata in qualcosa di nuovo. Ma andiamo per ordine.

Il primo intervento: Atomi, legami e strutture in molecole e materiali
Dopo l’introduzione ai lavori, il primo contributo è stato quello di Andrea Ienco che ci ha accompagnato nel mondo microscopico alla scoperta di Atomi, legami e strutture in molecole e materiali. Dopo aver definito la chimica attraverso una citazione di Roald Hoffman come «il commercio, l’industria, l’arte, la scienza degli atomi, delle molecole e delle loro trasformazioni», il . relatore ci ha mostrato con degli esempi i rapporti del mondo microscopico, per poi raccontarci gli strumenti e i modelli che si usano per studiare la struttura della materia dal punto di vista del chimico teorico. Il suo ambito di ricerca è quello della cristallografia, che si occupa dello studio delle proprietà di cristalli già presenti in Natura, ma anche di cristalli che l’uomo ha costruito, manipolando la materia. Siamo partiti quindi con il cercare di capire come estrarre le informazioni dai cristalli interi attraverso i raggi X oppure dalle loro polveri, ammirando i grafici degli spettri di diffrazione che egli ci ha mostrato. La creazione di nuovi materiali ha subito un incremento quasi esponenziale negli ultimi anni. Si tratta di composti organici e organometallici, ovvero strutture microscopiche che mettono assieme materia organica e metalli. Ienco ci ha raccontato come tali molecole spesso siano «piene di niente» e come per tale motivo vengano additate come potenziali immagazzinatori di anidride carbonica o veri e propri laboratori dove operare la chimica della catalisi. La Natura ci sorprende in continuazione e la varietà di ciò che chiamiamo materia aumenta ogni giorno che passa in tutti gli ambiti della scienza. Ma come si creano queste molecole? Ienco ci ha spiegato come si possano autoassemblare e ci ha mostrato i tubi molecolari creati dal suo gruppo di ricerca nel 2012. Cosa fare con questi tubi? Ci si può fare di tutto, anche cucinarli! Ed è quello che hanno fatto: aumentare la temperatura era l’unico modo per poter far scomparire delle molecole d’acqua imprigionate nella struttura. E questo ha fatto emergere un altro punto importante che riflette la straordinaria varietà della materia: quelle che possono sembrare piccole differenze nelle strutture, come la presenza o meno di sole quattro molecole d’acqua, possono produrre grandi differenze nelle proprietà della materia stessa.

L’intervento è terminato con la presentazione di un’operazione rivolta ai giovani, organizzata dal CNR, ovvero Comics & Science. Si tratta di una serie di fumetti, disponibili in formato elettronico, in cui fumettisti come Zerocalcare raccontano il loro incontro con il mondo della ricerca. È proprio con questo artista che Ienco chiude la presentazione, perché si ritrova nella visione espressa da Zerocalcare del modo di procedere della ricerca, ovvero quello di lavorare giorno per giorno per «allargare la fessura che ci mostra la realtà».

Il secondo intervento: L’emergere della complessità in strutture di biomolecole
Dopo la chimica di Andrea Ienco è stata la volta di Tommaso Bellini che continua a parlarci di molecole, ma dal punto di vista del fisico. Partendo dalla differenza tra i due punti di vista che si esplicita nelle differenti tipologie di legami tra le molecole, ci ha parlato del manifestarsi di nuovi fenomeni con il passaggio dal singolo al collettivo. In particolare il percorso aveva come fine la discussione dei fenomeni biologici: partendo dai fluidi, passando ancora per i cristalli, per il DNA e infine per l’ultimo lavoro di Alan Turing. Così le proprietà dei fluidi immiscibili sono state il punto di partenza per parlare delle membrane lipidiche, poi abbiamo visto come possa essere differente la simmetria del singolo da quella del collettivo e come la Natura da strutture non simmetriche trovi «sorprendentemente spesso» una situazione finale simmetrica. Il tema del convegno era la straordinaria varietà della materia e per stupirci Bellini ci ha mostrato il mondo dei cristalli di DNA. Di nuovo giocando la carta dell’autoassemblamento e il principio della complementarietà delle basi azotate ci ha mostrato simulazioni che spiegano come indurre la costruzione di nano-strutture di DNA. Dai tubi, ai cubi, fino agli origami fatti di DNA. Nano-stelline, nano-faccine… tutte cose inutili, ma belle! Il passo successivo è stato quello di raccontarci una ricerca che grazie alle soluzioni acquose contenenti doppie eliche di DNA e RNA ha studiato le cosiddette forze di stacking, che potrebbero essere alla base della nascita del DNA stesso e all’origine della vita. Gli ultimi esempi di complessità hanno riguardato l’ultimo studio dell’informatico Turing, che è alla base della spiegazione dei disegni (pattern) formati dalle cellule epiteliali. Infine ha citato ricerche recentissime che hanno studiato l’emergere della complessità e di nuove simmetrie e leggi con l’aggregazione di gruppi nell’ambito del moto degli stormi di uccelli e nello studio del flusso del pendolarismo negli Stati Uniti.

I video degli studenti
A differenza degli altri anni gli studenti non hanno potuto confrontarsi nello spazio Exibit, dove solitamente i partecipanti presentavano sotto forma di poster il proprio lavoro. Ma i partecipanti al concorso hanno in larga parte risposto all’appello del Comitato Didattico spedendo dei video creati in tempo record per raccontare il proprio lavoro. Per motivi di tempo abbiamo potuto scegliere solo quattro video che hanno stimolato delle riflessioni da parte dei nostri ospiti. I primi due erano uno sulle proprietà dei raggi cosmici e l’altro sulle proprietà dei cristalli amorfi sottoposti a riscaldamento. I due video hanno messo in luce il concetto di complessità e Andrea Ienco ha commentato sottolineando che «la complessità è uno stimolo al cercare di capire di più». Poi è tornato sul concetto di inutilità, sottolineando come quello che spesso riteniamo che non serva a niente si piò rivelare utile in futuro. Ha concluso ricordando che il nostro obiettivo, nello studio della materia, è capire come si trasforma, ma soprattutto come possiamo controllarla.

Abbiamo poi visionato altri due video: uno sulle proprietà fisico-chimiche di fluidi detti non-newtoniani, come la miscela acqua e maizena, e l’altro sulla variazione di densità della materia al cambiare dello stato della materia stessa, come acqua e ghiaccio. I video hanno messo in luce come sia difficile distinguere tra chimica e fisica nello studio di un fenomeno. Anche Tommaso Bellini ha voluto sottolineare che «l’inutile è parte della ricerca scientifica», poi, per ritornare sulla questione stimolata dai video, ha sottolineato come tanti ambiti ormai si stiano mescolando e come certi temi abbiano bisogno della convergenza di tante competenze scientifiche: «un appoggiarsi reciproco per fare una completezza». Infine ha voluto ribadire che il lavoro di gruppo ti porta a provare e riprovare, che a volte ci si affeziona a determinate teorie e spiegazioni, ma che una delle cose più difficili ma che più ci fa crescere è che bisogna essere sempre pronti a cambiare idea. E questo, ha sottolineato, è anche un insegnamento per la società: non è importante avere ragione, ma capire come funzionano le cose.
Tutti i video ricevuti saranno disponibili sul sito, ma alcuni studenti hanno già voluto pubblicarli su Youtube o sui social media o sui siti delle scuole.

La premiazione
Infine, dopo due ore di discussione, era giunta l’ora di proclamare i vincitori del concorso. Si sono quindi uniti all’incontro Maria Cristina Speciani e Lorenzo Mazzoni della redazione e Mario Gargantini direttore della rivista Emmeciquadro, membri della giuria. Gargantini ha sottolineato come il lavoro della giuria sia impegnativo, ma come sempre piacevole e interessante. Tutti i lavori presentati erano di buon livello e significativi per diversi aspetti: per i contenuti e la loro aderenza al tema proposto, per la grande varietà di temi toccati (fisica-chimica-biologia) e per il fatto che tutti hanno sviluppato la ricerca con un approccio fortemente sperimentale. Interessante la collaborazione tra scuole, centri di ricerca e università per approfondire ulteriormente, tendenza che si sta consolidando nell’esperienza di ScienzAfirenze. Inoltre la comunicazione dei risultati attraverso le tesine era stata curata con precisione ed efficacia comunicativa.

Maria Cristina Speciani e Lorenzo Mazzoni hanno quindi letto le motivazioni della giuria che hanno assegnato le menzioni e i premi ai gruppi del biennio e del triennio.
Infine il Direttore Tassinari ha concluso ringraziando tutti i presenti e rilanciando la sfida per il prossimo anno nel seguente modo. In questi mesi difficili dovuti alla pandemia abbiamo capito ancora una volta che una delle ragioni per cui facciamo Scienza è perché è un modo per crescere in ambito sia intellettuale sia umano. Una delle frasi che è emersa dalle testimonianze è che anche un «grafico» può essere bello e non è solamente una figura arida prodotta da un esperimento. È bello perché comincia ad avere un significato per noi che lo abbiamo creato dopo mesi di studio, perché ce lo siamo guadagnato provando e riprovando differenti situazioni sperimentali, o perché semplicemente racconta una nostra storia.

Dunque è importante «fare scienza» sempre e comunque, qualunque siano le situazioni contingenti che ci costringono a operare, in classe, in laboratorio o a distanza. Fare scienza per capire la realtà è un atto innanzitutto umano, è un atto della collettività che ci permette di confrontarci e di crescere in socialità. Lo stupore e la bellezza della Natura ci muove. Quindi, per il prossimo anno, anche se non sappiamo ancora se ci rivedremo in presenza oppure on-line, il tema del convegno sarà proprio questo Fare scienza a scuola, comunque. Perché siamo fiduciosi che indipendentemente dal luogo dove sperimentiamo, grazie al metodo sperimentale e ponendo le domande giuste la Natura risponde.
Siamo una compagnia di insegnanti in cammino che cerca di rompere una prospettiva culturale astratta, e crede che il docente e gli alunni sono un tutto che cresce nell’esperienza scientifica, un tutto che «esiste prima delle parti», come afferma Henri Bergson. Quindi, prima di chiudere i lavori, il Direttore ha invitato a un confronto sul convegno attraverso i canali digitali, tutti i docenti che hanno presentato i lavori e tutti quelli che hanno partecipato alle web-conference di preparazione al convegno come momento di Formazione promosso dal MIUR.

Alessio Rocci
(membro del Comitato Didattico di ScienzAfirenze, docente di Fisica al Liceo scientifico)

Nota

  1. ScienzAfirenze è promossa da Diesse Firenze in collaborazione con l’Istituto Professionale di Stato “Sassetti Peruzzi” di Firenze, l’Associazione Euresis e la Rivista Emmeciquadro e con il patrocinio di I.N.D.I.R.E., Regione Toscana, Provincia di Firenze e Comune di Firenze. Inserire il link di ScienzAfirenze
    Il Convegno di anno in anno ha acquistato una autorevolezza nel panorama scolastico italiano per la pregnanza educativa e culturale che offre a chi vi partecipa. Il MIUR ha pertanto promosso l’iniziativa in tutte le scuole d’Italia e l’ha inserita nell’Elenco delle Esperienze di promozione delle eccellenze (Prot. 18/Dip/segr. del 28/01/08).
    Diesse è una associazione professionale di insegnanti. Nasce nel 1987 a Milano su iniziativa di un gruppo di docenti. Oggi è presente in tutto il territorio italiano attraverso altre 49 sedi locali, fra cui quella di Firenze, promotrice e organizzatrice anche de I Colloqui Fiorentini-Nihil Alienum, de Le Vie d’Europa, di Libraperto e di Performance d’Autore. La rete di sedi regionali e locali sono coordinate nella loro relazione dalla sede nazionale. È dotata al suo interno di un Comitato Scientifico che accoglie le richieste che provengono dalle sedi locali, dalle scuole o dai singoli insegnanti, gestendo le attività di formazione per lo sviluppo della cultura professionale. Promuove, inoltre, il rapporto con le università e le istituzioni per la valorizzazione della professionalità docente.

 

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