Il metodo scientifico (scuola media)

Video riassuntivo di tutta la lezione per chi non ama leggere: Maria Di seri-didacqua, Il metodo scientifico, su YouTube, 24 novembre 2018.

Video per chi non ama leggere: Schooltoon, Il metodo scientifico - Scienze - Schooltoon - Scuole Medie, su YouTube, 13 marzo 2022.

Video per chi non ama leggere: VittoriaD, La nascita della scienza moderna, su YouTube, 18 ottobre 2016.

Video per chi non ama leggere: Giulia Tincani, Breve storia della scienza, su YouTube, 20 marzo 2020.

Dall'antichità l'uomo ha dato spiegazione dei fenomeni naturali^VK che osservava intorno a lui. Il sorgere del sole, la notte stellata, erano per l'uomo antico rappresentazioni di personaggi mitici. Il sole veniva portato su un carro intorno alla terra e le stelle erano personaggi di una storia infinita. Alcune conoscenze acquisite venivano così trasmesse, e in qualche modo spiegate, attraverso il racconto di miti. In epoca preistorica un esempio è la scoperta e il controllo del fuoco.
Nel tempo anche la tecnologia, progenitrice, madre(?), della scienza, ha cominciato ad arricchirsi di pratiche, di strumenti e di metodi, permettendo così di produrre ed utilizzare semplici macchine utili per costruire edifici, il piano inclinato ad esempio, o per irrigare i campi, o purtroppo, per fare la guerra.
I questo modo il sapere tecnico-scientifico a disposizione degli uomini è andato arricchendosi e espandendosi in tutti i settori nei quali usiamo organizzarlo, sistematizzarlo, ai giorni nostri. Tutto questo utilissimo sapere però ancora mancava di una organizzazione e, soprattutto, di principi saldi e di un metodo che permettessero di distinguere ciò che è scientificamente vero da ciò che è falso, le buone pratiche da quelle inutili o dannose.
La nascita della scienza moderna, avvenuta intorno al 1500, non solo ha permesso di fondare e sistematizzare il sapere tecnico a disposizione dell'uomo ma ha fornito uno strumento per indagare la natura, la sua costituzione, i fenomeni naturali; per fare ipotesi intorno all'essenza dell'esistenza e per verificarle.

Gli antichi

Oltre al già citato fuoco, possiamo definire come scientifici, sebbene non codificati in modo rigoroso, alcuni saperi diffusi nell'antichità: ad esempio tutte le conoscenze legate all'agricoltura che risale a più di 10.000 anni fa.
Infatti seminare, prendersi cura del terreno, innaffiare, sono procedimenti sperimentali solo alla fine di un lungo lavoro, svolto spesso senza sapere e senza vedere se le piante stanno crescendo, si possono poi raccogliere i frutti. Un antico agricoltore aveva quindi una teoria, l'insieme delle pratiche da mettere in atto per far crescere le piante, e procedeva sperimentalmente ogni volta che seminava. Teoria ed esperimenti sono alla base del metodo scientifico che verrà definito in modo preciso solo da Galileo. L'insieme delle conoscenze tecniche nel mondo antico, seppur considerate un po' mitiche e un po' sacre, , venivano tramandate come buone pratiche, ed erano in genere conosciute da pochi artigiani.

Aristotele e i greci

Sono i filosofi greci, amanti del sapere, i primi a portare un contributo teorico che permetterà col tempo di dare vita alla scienza moderna.
Aristotele dedica una parte dei suoi studi alla cosmologia, alla fisica ed alla biologia. Propone un modello geocentrico, la Terra al centro dell'Universo, e interpreta l'esistente come formato da quattro elementi aria, terra, acqua e fuoco. Classifica gli esseri viventi. Le opere di Aristotele sono per qualità e quantità una delle prime testimonianza di organizzazione teorica, del sapere scientifico dell'uomo.
Per quanto, soprattutto nella biologia, Aristotele raggiunse alcune conoscenze importanti, non facilmente deducibili da osservazioni superficiali, il suo metodo non comprendeva la verifica sperimentale, e molte sue conclusioni si basavano solo su ragionamenti speculativi, cioè attraverso ragionamenti teorici poco verificabili nella realtà oppure prendendo come esempi solo i fenomeni la cui spiegazione fosse favorevole alle sue teorie.

Galileo Galilei^VK

Galileo si può considerare il fondatore della scienza moderna poiché ha definito in modo chiaro il metodo sperimentale.

Galileo studiò e propose delle teorie su molteplici fenomeni:

• il sistema solare^VK, propose il modello eliocentrico, con il sole al centro
• isocronismo del pendolo, scoprì che la durata di una oscillazione è sempre la stessa indipendentemente dalla sua larghezza
• struttura della Luna^VK, osservò che non era una sfera perfetta ma che sulla sua superficie ci sono valli e radure
• enunciò il Principio di inerzia^VK, un oggetto se non sottoposto ad alcune forza sta fermo o si muove di Moto rettilineo uniforme^VK

Esercizi per capire la conoscenza prima della scienza

1 Quale di questi fatti può essere considerato un fenomeno naturale?

	una giornata di buon umore
	una improvvisa sensazione di freddo
	la caduta di un oggetto

2 Quale sapere è da considerarsi una prima manifestazione della scienza?

	la tecnologia, saper costruire macchine
	la religione, credere in principi fondamentali
	la mitologia, favole per spiegare i fenomeni naturali

3 Chi furono tra altri dei buoni contributori del pensiero scientifico?

	i filosofi greci
	i soldati romani
	i sacerdoti ebrei

4 L'inventore del metodo sperimentale si può considerare...

	Aristotele
	Gesù Cristo
	Galileo Galilei

5 Galileo Galilei si può considerare il fondatore della scienza moderna, poichè...

	ha sostenuto il sistema eliocentrico
	ha definito le regole del metodo scientifico
	ha scoperto il Principio d'inerzia

Esercizi per imparare la conoscenza prima della scienza

• Osserva un fenomeno naturale e descrivilo registrando un piccolo video o scrivendo una relazione mettendone in evidenza i particolari significativi. Concludi proponendo una teoria e un esperimento che possa confermare o falsificare la tua ipotesi.

Metodo sperimentale^VK

Il Metodo Scientifico è stato per la prima volta enunciato in modo definito da Galileo. Il metodo scientifico è basato sugli esperimenti e si articola in quattro fasi:

• osservazione
• ipotesi
• esperimento
• conclusioni enunciazione della teoria

Le regole del metodo

Video per chi non ama leggere: Emi 4 all, Il metodo scientifico, su YouTube, 9 marzo 2019.

Video per chi non ama leggere: Silvia Romani, Il metodo scientifico con Galileo, su YouTube, 11 gen 2016.

Osservazione

Osservando un fatto si cerca di prestare particolare attenzione provando a capire quali sono le sue caratteristiche principali, quelle collegate al fenomeno sul quale ci si sta interrogando e che si vorrebbe spiegare.

Ad esempio si prenda in considerazione la caduta degli oggetti, come fece a suo tempo Galileo.

Per caduta degli oggetti intendiamo quel moto dei corpi che cadono verso il basso, velocemente, in linea retta, escludendo, per il momento, dalla nostra osservazione piume e foglietti di carta che, cadono in modo irregolare svolazzando.

Domande possibili: «Come cadono gli oggetti? Ci sono oggetti che cadono più velocemente di altri? Cosa determina questa diversa velocità di caduta?» Sassi di dimensioni e peso diversi sembrano cadere più o meno nello stesso modo.

Prime prove oggetti di dimensioni simili e peso diverso, un pezzo di legno ed un sasso, sembrerebbero cadere nello stesso modo. Lo stesso oggetti di dimensioni diverse e peso simile.

Escludiamo la caduta di oggetti che non sembrano rispettare la stessa regola: piume, fogli di carta, batuffoli sembrano galleggiare in aria. L'influenza che l'aria ha sulla caduta di questi oggetti rende la loro caduta un fenomeno diverso da quello che stiamo analizzando, e quindi non lo si consideri per la formulazione dell'ipotesi.

Da una altezza adeguata si provi a far cadere simultaneamente oggetti sensibilmente diversi per peso e dimensione: una sasso grosso ed un fiammifero, un legno ed un sasso piccolo, e così via.

Poi dopo le osservazioni si ipotizzi...

Ipotesi

Si enuncia una ipotesi che spiega il fenomeno, descrivendone le o la caratteristica osservata. L'ipotesi deve spiegare e, eventualmente, prevedere il fenomeno, e deve definire, sia per qualità che per quantità le grandezze considerate, deve essere espressa in modo chiaro, e che siano chiare le condizioni che eventualmente la possano sconfessare, deve essere falsificabile, cioè non interpretabile, ma oggettivamente verificabile e misurabile.

Per considerare l'esempio della caduta l'ipotesi è:

Gli oggetti, esclusi quelli che 'galleggiano' in aria, cadono tutti alla stessa velocità, cioè impiegano lo stesso tempo a raggiungere terra se partono dalla stessa altezza. Gli oggetti cadono tutti alla stessa velocità indipendentemente da peso e dimensioni.

Esperimento

L'esperimento è quella attività che deve permettere di verificare o falsificare le ipotesi condotte.

• Deve essere definito in modo chiaro esplicitando come deve essere fatto e quali sono le caratteristiche da osservare e misurare.
• Devono essere chiari i risultati attesi ed il loro significato rispetto alla verifica dell'ipotesi.
• Deve essere replicabile rispettando le modalità definite, cioè deve essere possibile ripeterlo.
• Si deve il più possibile evitare che venga influenzato da fattori casuali, ad esempio l'influenza del'aria nella caduta degli oggetti deve essere resa trasurabile

Una volta pianificato l'esperimento si effettua, anche più volte, misurando in modo il più possibile accurato.

Nell'esempio della caduta dei gravi Galileo, che non era in grado di misurare il tempo di caduta in verticale in modo preciso, capì che la legge che governava la caduta degli oggetti in verticale era la stessa che descriveva il loro moto su un piano inclinato e così misurò i tempi di discesa di sfere di diverso materiale trovando conferma alla sua ipotesi.

Conclusione

Una volta condotti un numero consistente di esperimenti nei quali la misura delle grandezze ha confermato l'ipotesi iniziale è possibile esplicitare una teoria.

 Indipendentemente dalla massaVK ogni corpo cade subendo un'accelerazione:

$g\approx 9{,}81\,\mathrm {\frac {m}{s^{2}}}$

Esercizi per capire il metodo scientifico

Completa il testo

La letteratura è nata molto prima della . Gli sono stati probabilmente i primi a collegare alcune regole a fenomeni naturali come la crescita delle piante. I filosofi greci hanno cominciato ad osservare i fenomeni naturali e a cercare di dare ai fenomeni delle spiegazioni.

Una osservazione dovrebbe permettere di dare una spiegazione ai fenomeni che ci può capitare di osservare. I primi a proporre delle spiegazioni furono i filosofi greci, tra i quali particolarmente importante è Aristotele (IV secolo prima dell'era volgare).

Al "metodo" utilizzato dai greci mancavano ancora però alcune parti importanti: gli e le .

Il metodo scientifico fu espresso in modo chiaro per la prima volta da .

Collegamenti esterni

• Video per chi non ama leggere, ma vuole approfondire: Easy Chimica, Che cosa è il Metodo Scientifico?. Parte 1, su YouTube, 23 luglio 2017.

• Video per chi non ama leggere, per saperne di più Raiscuola Dall'osservazione all'ipotesi

Ripetibilità e/o falsificabilità

Esercizi per capire il metodo scientifico

1 Quale è la differenza principale tra il metodo scientifico e i precedenti metodi per interpretare la realtà?

	Dover verificare la teoria attraverso gli esperimenti
	I personaggi che hanno adottato il metodo scientifico erano più intelligenti
	Le teoria vengono sottoposte al voto

2 Quali sono le fasi del metodo?

	Ragionamento, confutazione, votazione, esperimenti
	Esperimenti, teoria, ipotesi, conferma o negazione della teoria
	Osservazione, ipotesi, esperimenti, conferma o negazione della teoria

La verità della scienza

Esercizi per imparare

Questi esercizi vanno svolti su un quaderno e fatti correggere dall'insegnante o confrontati con i propri compagni.

Collegamenti esterni

• Focus Junior - La scoperta del fuoco