Tra le materie più matematiche, oltre alla matematica e alla statistica, c’è la fisica. Molti studenti trovano la fisica difficile, rispetto ad esempio alla chimica o alla biologia. La percezione generale è che più ragazze trovano questa materia difficile rispetto ai ragazzi. Questo è sorprendente, perché nel mondo accademico c’è un numero quasi uguale di donne e uomini che insegnano fisica. Allora, cos’è che rende la fisica una materia “difficile”?

Propongo i seguenti pensieri, basati sulla mia esperienza di insegnante. Una materia come la biologia richiede la memorizzazione di molti fatti. Certo, c’è molto da spiegare e da capire, ma generalmente gli studenti trovano che possono riuscire a ottenere un buon punteggio in biologia con la memorizzazione. Non ci sono quasi calcoli, grafici, nessun problema numerico da risolvere, almeno nei corsi secondari superiori. In chimica, la memorizzazione gioca di nuovo un ruolo importante, anche se meno rispetto alla biologia. Si devono capire le equazioni chimiche, la struttura degli elettroni, ecc, ma molti studenti trovano la chimica anche “gestibile”. Anche la matematica può essere più facile in quanto la memorizzazione non è per lo più utile e se si conosce il metodo di risoluzione di un tipo di problema, un’ampia pratica (‘drill’) assicura che si farà bene anche in matematica.

Quindi cosa succede con la fisica? Ecco alcune ragioni per cui la fisica non è troppo amata:

• Concettualmente più impegnativa.
• Ogni concetto/argomento coinvolge il pensiero a molti livelli
• Si devono eseguire esperimenti, e correlare i risultati con i valori teorici
• Calcoli di errori nei risultati
• Gestire numerose unità di quantità fisiche
• Rappresentare i risultati numericamente e graficamente
• Interpretazione di grafici
• Tabelle di numeri come le tabelle trigonometriche e logaritmiche
• Manipolazione di apparecchiature in laboratorio di fisica ed essere consapevoli di concetti come minimo conteggio, errore zero, accuratezza, sensibilità, ecc
• Dare ragioni che corrispondono a osservazioni fisiche del mondo reale
• Ricordare definizioni e leggi
• Tante formule da imparare
• Tanta teoria – leggi, regole manuali, trattare quantità come vettori o scalari, trattare concetti che non sono ‘ovvi’.
• Trasferimento dalla rappresentazione grafica a quella matematica e viceversa
• La fisica non è solo fisica; Devi anche usare l’algebra, la geometria, il calcolo e quindi devi essere ragionevolmente bravo anche in queste altre materie
• Alcuni argomenti della fisica sono astratti e forse gli studenti non possono relazionarsi immediatamente con quelli, come la meccanica quantistica e la fisica atomica
• La fisica viene insegnata ad un ritmo più veloce rispetto alle lingue e alle scienze sociali.
• La fisica può esigere che si parta da un risultato specifico e si facciano regole generali
• Non leggere il testo e non risolvere gli esercizi rende la comprensione quasi impossibile
• Spesso i problemi numerici risolti sono problemi di sostituzione, come F = ma, dati F e M, trovare a. Gli studenti sono portati a credere che la fisica comporti tali calcoli. Sappiamo che non è vero. I problemi più difficili non vengono mai affrontati e gli argomenti più difficili vengono tenuti come “opzione”, e questi sono gli argomenti che vengono richiesti per ulteriori studi.
• Le basi del disegno e dell’interpretazione dei grafici sono spesso molto deboli e lo stesso vale per le basi del calcolo. Così, mentre uno studente può sapere come trovare una derivata, potrebbe non essere stato informato della connessione tra derivata -> pendenza -> velocità, area sotto una curva-integrale, ecc. Questa difficoltà sorge perché l’insegnante di matematica potrebbe non dover discutere le applicazioni del calcolo ad altre materie, e l’insegnante di fisica si aspetta (a volte) che l’insegnante di matematica discuta queste interrelazioni.
• È abbastanza possibile che la fisica non venga insegnata nel modo in cui dovrebbe essere insegnata. Ora questo non sarebbe colpa degli studenti. Ma lo studente ne soffre comunque. Numerosi studi hanno dimostrato che ci sono molte idee sbagliate che gli studenti hanno e purtroppo queste idee sbagliate non vengono affrontate.

La fisica è cumulativa. Se non avete capito i concetti di base, eppure siete riusciti a passare i vostri esami, questa carenza vi raggiungerà presto man mano che studiate di più la fisica. Quindi non dovete ignorare le basi. Gli esami competitivi non testano solo la conoscenza del libro di testo, ma anche le applicazioni. I problemi orientati alle applicazioni possono essere risolti solo se i fondamenti sono chiari, e si migliorano le abilità con la matematica, i grafici, l’interpretazione e la logica. Una volta che sai perché una materia sembra essere difficile, puoi lavorare per renderla facile, interessante e utile.