Insegnare fisica/Basi cognitive/Campo elettromagnetico

Difficoltà sul concetto di campo

Per quanto concerne il concetto di campo in elettromagnetismo, riteniamo che non possa essere considerato (nella sua completezza) alla portata di studenti delle scuole superiori, per via della lunga preparazione che richiede. Tuttavia, riportiamo brevemente alcuni esempi riguardanti studenti delle scuole universitarie, per indurre possibili riflessioni sugli aspetti cognitivi con i quali gli studenti affrontano questo tipo di tematiche.

In uno studio, studenti universitari aventi già completato corsi base di elettricità e di elettromagnetismo sono stati messi a confronto con problemi concernenti particella carica, condensatore, induzione elettromagnetica e onda piana elettromagnetica. I risultati mostrano che gli studenti, nel valutare i campi elettrici di fronte alle varie situazioni proposte, generalmente non fanno uso di vettori. In più si notano difficoltà nel riconoscere le interazioni tra campo magnetico ed elettrico, così come nel comprendere le simmetrie tra i due. Molti altri studi, inoltre, si concentrano sul problema dell’inadeguato approccio degli studenti nel comprendere la natura vettoriale del concetto di campo, evidenziando anche come questi riescono nei problemi basati su forze coulombiane agenti su cariche singole, ma falliscono su concetti più elaborati bassati sulla nozione di campo. Risultati ottenuti su generazioni precedenti, sono altrettanto scoraggianti. Si riscontrano, in particolare, difficoltà nella rappresentazione grafica del campo elettrico e delle sue forze abbinate, così come nella traiettoria di una carica positiva al suo interno, nello studio di un campo elettrico all’interno di un isolante oltre che una certa predilezione da parte degli studenti nell’utilizzare il concetto di forza piuttosto che quello di campo nel risolvere problemi di elettrostatica.

Facciamo notare che questo tipo di incomprensioni rappresentano grosse lacune per quella che può essere concepita come una visione generale del concetto di campo elettromagnetico, come di solito è presupposta per uno studente che ha frequentato corsi universitari su tali argomentazioni. Riteniamo che molti di questi problemi, probabilmente, possano essere risolti durante le scuole superiori attuando un tipo di approccio adeguato e con le giuste linee guida rivolte agli studenti.