Un progetto di insegnamento della meccanica quantistica a livello di scuola secondaria superiore: alla ricerca di un formalismo possibile

Anche se la fisica dell'ultimo secolo non è ancora entrata a far parte della prassi dell'insegnamento secondario esiste tuttavia un'ampia letteratura che documenta numerose esperienze effettuate nelle classi.
Queste esperienze sono impostate in modo differente, utilizzano le metodologie più varie e si basano su approcci diversi. Vediamo alcuni dei filoni principali.
A livello di scuola secondaria e nei libri di testo è molto diffuso un approccio storico che arriva ad una discussione dei modelli atomici passando attraverso riflessioni circa l’analisi di “episodi storici”: dal problema della radiazione corpo
nero, all'analisi dell’effetto fotoelettrico e dell’effetto Compton, all’atomo di Bohr fino ad arrivare all’enunciazione qualitativa del principio di indeterminazione e della complementarità.
Tale approccio può essere interessante ma presenta, come si è visto anche nel precedente capitolo, svariati problemi.
La mancanza di un formalismo matematico di base rischia infatti di ridurre l’insegnamento della meccanica quantistica ad una trattazione quasi discorsiva limitata alla “vecchia teoria dei quanti”, basata ancora su modelli semiclassici.
Una conseguenza riscontrata in diverse sperimentazioni (Giliberti, Lanz, 2004), e già discussa, è che presentazioni qualitative di una teoria che prevede “stranezze” come salti quantici, dualismo onda-corpuscolo e grandezze indeterminate possono ingenerare sensazioni di disagio.
Diventa quindi necessario porsi il problema di capire se è possibile introdurre una base formale accessibile che possa fornire un supporto rigoroso alla trattazione della teoria.