Scienza dei Materiali: una “materia semi-oscura”

Che cos’è esattamente la Scienza dei Materiali? E a che cosa può servire? Ce ne parla il professor Riccardo Carlini, autore con Raffaele Pentimalli di Materia Chimica, corso di Chimica per i Licei scientifici.

La Scienza dei Materiali (SM) è una disciplina complessa, che si articola su diversi campi e offre altrettante opportunità. Essa si concentra sulla relazione che esiste tra la struttura atomica e molecolare di un materiale, le proprietà del materiale stesso e i processi di sintesi o modifica del prodotto finale.

La conoscenza delle proprietà chimico-fisiche e delle adeguate tecniche di lavorazione consente spesso di ottenere nuovi materiali con le prestazioni desiderate, o di rendere più efficienti materiali già sintetizzati.

La ricerca nella SM risulta essere vastissima: dai metalli ai composti ceramici, dai materiali organici a quelli compositi, dalle fibre naturali alle strutture biologiche. La sua versatilità la rende materia di insegnamento per tutti i livelli di istruzione, con connessioni all’ingegneria, tecnologia, fisica applicata, chimica, elettronica, economia gestionale, ecologia ecc. Recentemente, la miniaturizzazione dei dispositivi ha aperto nuove prospettive nella nanotecnologia e nei biomateriali.

A oggi pochissimi indirizzi scolastici inseriscono la Scienza dei Materiali tra le materie di insegnamento: corsi di SM sono svolti in alcuni istituti tecnici e professionali e, in parte, nel liceo artistico. Nel liceo scientifico, di contro, di scienza dei materiali nemmeno se ne parla!

Questo è probabilmente dovuto alla multidisciplinarità e al forte carattere applicativo della SM. Infatti spesso la conoscenza dei materiali risulta essere immediatamente più utile a un futuro elettricista, muratore, artista, di quanto non lo possa essere a un futuro scienziato.

Per cercare di riaccendere le luci sulla SM sono stati promossi numerosi progetti fin dagli anni Novanta, che hanno visto la partecipazione di intere generazioni di studenti provenienti dalle scuole superiori di tutta Italia.

Un grande impulso alla causa è stato dato dal Piano Lauree Scientifiche (PLS), un progetto che da oltre dieci anni diffonde anche la SM nelle scuole italiane. Il progetto, che è coordinato a livello nazionale dalla Prof.ssa Simona Binetti e prende corpo in differenti sedi italiane, si è posto alcune linee guida come la divulgazione diretta della disciplina, l’offerta di attività teoriche e laboratori, la formazione ad hoc degli insegnanti e la riduzione del gap presente tra l’apprendimento delle discipline nella scuola secondaria e la loro applicazione nel mondo del lavoro. Il risultato ottenuto è notevole: finalmente ormai molti giovani hanno compreso che cos’è questa disciplina, ignota fino a pochi anni fa.

Proprio grazie al PLS-SM iniziano a diffondersi scuole che propongono indirizzi specifici sulla Scienza dei Materiali nella propria offerta formativa: in questo senso sono già presenti realtà consolidate nel Lazio e in Calabria, e altre ne stanno nascendo in Liguria e Lombardia. Questa prospettiva apre nuovi incoraggianti scenari futuri.

Possiamo dire che il PLS ha influito con indubbia positività nella didattica della disciplina, tuttavia restano sempre presenti gli ostacoli didattici intrinseci all’insegnamento della SM. Essa, per definizione, è una materia che prevede interventi di natura teorica e pratica. Oggi, solo poche scuole sono dotate di laboratori, pochissime di laboratori con tecnici dedicati, e quasi nessuna di laboratori realmente attrezzati per insegnare la SM.

Come credo e sperimento ogni giorno, gli aspetti teorici, però, devono necessariamente passare attraverso le dimostrazioni pratiche per poter essere assimilati in modo esauriente e senza misconcezioni. Questo metodo, laddove non sia possibile realizzarlo con l’uso di attrezzature all’avanguardia, può essere proposto grazie a libri di testo come Materia Chimica, nel quale si offre un’ampia gamma di attività sperimentali semplici come, ad esempio, i minilab, i problem solving ecc.

Questo approccio è imprescindibile per l’insegnamento delle discipline scientifiche: come insegna il grande Confucio, “Se ascolto dimentico, se vedo ricordo, se faccio capisco”.

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