1. IL RUOLO DEL PIANO LAUREE
SCIENTIFICHE PER IL
MIGLIORAMENTO DELLA
DIDATTICA LABORATORIALE
NELLE SCUOLE SECONDARIE
SUPERIORI
I. Testa – Dipartimento di Fisica «E. Pancini» - Napoli
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
2. ALLARMANTE CALO ISCRIZIONI!
Cause e
motivazioni
• Immagine della Scienza e
degli scienziati
• Difficoltà studi scientifici
comparata alla
percezione delle carrier
cui danno accesso
• Carenze dei sistemi
educative nazionali e
deficienze formative degli
insegnanti di materie
scientifiche
Alla tenuta di alcune aree
(biologia, informatica) e
alla rapida crescita di aree
nuove (biotecnologie), ha
fatto da contraltare il crollo
delle cosiddette scienze
dure (matematica, fisica,
chimica) responsabili per
la formazione degli
scienziati d base e dei
docent della materie
scientifiche fondamentali)
e per completare un
panorama gravido di
allarmi, delle scienze
naturali e geologichce
NOTIZIE DAL MONDO ACCADEMICO – N. 5 – ANNO I – Luglio 2000 MENSILE
Vita dell’
UNIVERSITA’
ANDAMENTO ISCRIZIONI
3. NASCE IL PROGETTO LAUREE SCIENTIFICHE
News dal MIUR
L’OCSE ha istituito un
Gruppo di Lavoro che
entro un anno dovrà
fornire raccomandazioni
sulle misure da attuare
per contrastare il
generalizzato calo delle
iscrizioni ai corsi di
laurea scientifici e
migliorare l’attitudine
dei giovani diplomati nei
confronti della Scienze e
della Tecnologia
Il progetto Lauree
Scientifiche per il
suo nascere in
stretta
collaborazione fra
MIUR, Università
e Confindustria,
rappresenta il
giusto punto di
partenza, mentre di
pongono le
premesse per
rimedi a tempi più
lunghi
Conf. Naz. Presidi Facoltà
Scienze e Tecnologie
TEMPI MODERNI
LA PAGINA DELL’UNIVERSITA’ Anno II – Set 2004
igliorare la conoscenza e la percezione delle
discipline scientifiche nella Scuola secondaria di
secondo grado, offrendo agli studenti degli ultimi tre
anni di partecipare ad attività di laboratorio
curriculari ed extra curriculari stimolanti e
coinvolgenti;
vviare un processo di crescita professionale dei
docenti di materie scientifiche in servizio nella Scuola
secondaria a partire dal lavoro congiunto tra Scuola e
Università per la progettazione, realizzazione,
documentazione e valutazione dei laboratori sopra
indicati;
avorire l’allineamento e l’ottimizzazione dei
percorsi formativi dalla Scuola all’Università e
nell’Università per il mondo del lavoro, potenziando ed
incentivando attività di stages e tirocinio presso
Università, Enti di ricerca pubblici e privati, Imprese
impegnate in Ricerca e Sviluppo.
4. IL PROGETTO LAUREE SCIENTIFICHE DIVENTA PIANO
News dal MIUR
I risultati raggiunti e la
positività riscontrata in
termini di collegamento tra i
diversi soggetti istituzionali
inducono il Ministero
dell’Istruzione
dell’Università e della
Ricerca a rilanciare il
Progetto Lauree Scientifiche
Nonostante gli incrementi
degli immatricolati nei corsi
di laurea in Chimica, Fisica,
Matematica e Scienza dei
Materiali, rimane
strategicamente cruciale
l’obiettivo di
mantenere e
aumentare il numero
di studenti motivati e
capaci che si
iscrivono a questi e
agli altri corsi di
laurea scientifici.
Occorre, pertanto,
mantenere le finalità
di orientamento e
riflettere sui contenuti
e le modalità della
formazione degli
insegnanti (iniziale e
in servizio)
TEMPI MODERNI
LA PAGINA DELL’UNIVERSITA’ Anno VII – Dic 2009
ettere a sistema le pratiche migliori del Progetto
2005/2008 e sperimentare nuove azioni che rafforzino
ulteriormente i rapporti tra Scuola e Università, da un
lato, e tra Università e mondo del lavoro, dall' altro
antenere e aumentare il numero di studenti
motivati e capaci che si iscrivono a questi e agli altri
corsi di laurea scientifici e contemporaneamente
ar diminuire il numero degli abbandoni che si
verificano durante il primo anno di università
ollegare consapevolmente le attività del Piano con
l’innovazione dei curricula e delle metodologie
didattiche adottati negli istituti scolastici
5. IMPORTANZA DEL
LABORATORIO NELLA
DIDATTICA DELLA FISICA Aiuta gli studenti a interrogarsi sulle leggi fisiche sottostanti e
ad esplorare le idee teoriche significative
Accresce l'interesse degli studenti e la conoscenza delle
procedure scientifiche
Fornisce l’opportunità di manipolare attrezzature e materiali
in un ambiente adatto a costruire la loro conoscenza dei
fenomeni e dei relativi concetti scientici
Incoraggia ad esprimere le idee degli studenti, condividere le
proprie osservazioni e giustificare differenze tra quanto
ipotizzato e quanto osservato
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
6. METODOLOGIA DEI
LABORATORI PLS
Scientific Inquiry (IBSE)
fare osservazioni
porre domande;
pianificare indagini;
utilizzare strumenti per raccogliere, analizzare e interpretare i
dati;
proporre risposte, spiegazioni, e previsioni;
comunicare i risultati
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
7. CARATTERISTICHE DEI
LABORATORI PLS
Attività con contesti motivanti o esperimenti I/II anno
università
Due/quattro sedute di 3h
Uso di ICT
Lavoro di gruppo
Analisi dati e delle incertezze sperimentali
Modellizzazione
Powerpoint sulle attività condotte con enfasi sui risultati
ottenuti
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
9. RICOSTRUZIONE
EDUCATIVA
Letteratura Idee Chiave Elaborazione concetti
Analisi del contenuto
Progettazione didattica
Linee Guida Modulo Ottimizzazione
Studio Pilota
Implementazione
Interviste, questionari Valutazione del modulo
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
11. LE ATTIVITA’ 2015-2016
Percorso di Meccanica Quantistica
Misura di e/m e diffrazione da capello
Stelle e Spettroscopia sonora
Stagioni e Cambiamenti climatici
Fisica con lo Smartphone
Fisica in Tempo Reale
Misure di base 2
Misure di base 1
Masterclass
N ore N studentiN scuole
24 14 50
27 10 90
27 5 30
18 5 40
15 7 75
12 3 25
24 5 40
12 4 20
14 30 140
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
12. Stelle e Spettri
MASTERCLASSIN PARTICELLE ELEMENTARI
INFN
PUBLISHING
PAOLOMASSAROTTI
IBSE IN CLASSROOMA GUIDE TO
Alessandro
Zappia
MODULI IBSE
CHREACT
Smartphone ACTIVITIESPLS
SilviaGalano
UN
Percorso
sulla
Meccanica
Quantistica
BASATOSU
POLARI
ZZAZIO
NE
Giuliana
Capasso
Alessandra
Mazzella
|y>
13. Percorso didattico sulle stelle
S. Galano, A. Colantonio, S. Leccia, E. Puddu, I. Testa
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
14. Idee chiave
• Esiste?
• Di che tipo?
Equilibrio
• Cosa succede in una stella?Funzionamento
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
16. Sequenza didattica
Parametri
Forma
Equilibrio
Composizione
Funzionamento
Evoluzione
15 h
Forze centrali
Forza gravitazionale
Pressione di radiazione
Pressione termodinamica
Meccanismi emissione spettri
Temperatura e composizione
Bilancio energetico
Reazioni nucleari
Curva di legame nucleare
Massa ed evoluzione
Distanza T-S
Raggio
Massa
Temperatura
Velocità Rotazione
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
22. Durante il moto
ay≅0
Evidenza sperimentale
In condizioni d’equilibrio
Moto di un corpo lungo un piano inclinato
Pendolo Semplice
accelerazione tangenziale
accelerazione centripeta
x
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
23. FUTURI SVILUPPI
Esperimenti con lo smartphone per lo
studio del magnetismo
Esperimenti con i diapason per lo
studio dello spettro sonoro
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
24. Dott.ssa Giuliana Capasso
UN PERCORSO SUI CONCETTI
FONDAMENTALI DELLA
MECCANICA QUANTISTICA PER
LA SCUOLA SECONDARIA DI
SECONDO GRADO BASATO
SULLE ANALOGIE DEL
COMPORTAMENTO DEI FOTONI
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
25. Idee chiave!
Stato quantico
Sovrapposizione Probabilità
Principio
d’indeterminazione
Collasso
Entanglement
Decoherence
Stern-Gerlach
Proprietà
mutuamente
esclusive
Misura
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
26. Come?
12 h ( 4 incontri da 3 h)
Polaroid Malus Calciti Formalizzazione
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
27. Formalizzazione
Ket | 𝜓 , Bra 𝜓|
𝜓 𝜃 = cos 𝜃 ℎ + sin 𝜃 | 𝑣
𝑃ℎ = | 𝜓 𝜓|
𝜓 𝜗|𝑃90| 𝜓 𝜃 = 𝜓 𝜗| 𝑣 𝑣|𝜓 𝜗 = 𝑠𝑖𝑛2 𝜃
𝑃45° 𝑃90° ≠ 𝑃90° 𝑃45°
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
28. Riassumendo
Polarizzazione
- Stato quantico
- Sovrapposizione
- Proprietà mutuamente
esclusive
Ket | 𝜓 , Bra 𝜓|
𝜓 𝜃 = cos 𝜃 ℎ
+ sin 𝜃 | 𝑣
Malus - Stato quantico
- Probabilità
𝑐𝑜𝑠2 𝜃 =
𝐼𝑡𝑟
𝐼𝑖𝑛
Calciti + Tre
Polaroid
- Misura
- Principio
d’indeterminazione
- Collasso, Entanglement,
Decoherence, Stern-Gerlach
𝑃ℎ = | 𝜓 𝜓|
𝑃45° 𝑃90° ≠ 𝑃90° 𝑃45°
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
29. Sono domande che riguardano oggetti,
fatti e fenomeni del mondo fisico, a
cui si può rispondere attraverso
l’analisi e l’utilizzo di dati (diretti o
indiretti), che portano naturalmente ad
intraprendere azioni volte alla scoperta
attiva della soluzione (indagine)
Implementare l’IBSE
-IBSE : Inquiry Based Science Education
Metodologia didattica basata su:
-Attiva partecipazione dello studente
-Analisi di contesti e problemi legati alla realtà
-Formulazione di domande di ricerca
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
30. Produzione
- studio fenomeni, ipotesi teoriche
- scelta delle variabili
- test ipotesi
- attività di laboratorio
Natura della Scienza
Comunicazione
- comunità scientifica
- articoli, conferenze
Validazione
- riproduzione esperimenti
- verifica incrociata risultati
Accettazione/perfezionamento
leggi empiriche, modelli, teorie
Leggi empiriche,
modelli, teorie
Nuove ipotesi, e/o
fenomeni da indagare
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
31. Pratica epistemica nel
contesto scolastico
Analisi iniziale Indagine Sintesi
Produzione Comunicazione - Validazione
Si esplorano materiali, si
fanno osservazioni e si
formulano domande
Si progettano e si svolgono
investigazioni per rispondere
alla domanda di ricerca
Si comunicano, condividono e
validano i risultati delle investigazioni
e si formalizzano i concetti
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
32. Moduli proposti
- ET chiama Terra -
- Riscaldamento verde -
- Illuminazione verde -
- Vulcani su Marte -
- Lontano dagli occhi, lontano dal cuore -
- Rotta di collisione -
- Piante nello spazio -
33. Caratteristiche dei moduli
• Auto consistenti
• Focalizzati su Natura della Scienza ed
argomentazione
• Contesto per gli studenti con
richiesta di:
– ricerche bibliografiche
– indagini sperimentali
– analisi dati
– relazioni
• Materiali cartacei di supporto
– articoli fittizi
– tabelle e grafici
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
34. Caratteristiche dei moduli
Riflessione sulle procedure seguite
Generazione di ipotesi/domande di
ricerca
Discussione/argomentazione su
risultati finali
Raccolta dati e modellizzazione
Correlare la fenomenologia con la
conoscenza disciplinare
Ciclo PEC
Supporto all’indagine
Tempi di
discussione/elaborazione
sufficienti
Guida alla formulazione di
domande di ricerca
Utilizzo del materiale fornito
CORE
Contesto
-Suddivisione in gruppi
Not CORE
Implementazione in classe
Natura dell’indagine scientifica
34
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
35. Contesto di ricerca
Contenuto scientifico
Indagine
Comunicazione risultati
Domanda di ricerca
Test di ipotesi
Previsione
Natura sociale della
Scienza
Motivazione della
ricerca scientifica
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
36. Competenze degli studenti
• Individuare questioni di carattere scientifico
– Riconoscere questioni che possono essere indagate in modo scientifico.
– Individuare le parole chiave che occorrono per cercare informazioni
scientifiche.
– Riconoscere le caratteristiche salienti della ricerca scientifica
• Dare una spiegazione scientifica dei fenomeni
– Applicare conoscenze scientifiche in una situazione data
– Descrivere e interpretare scientificamente fenomeni e predire cambiamenti
– Individuare descrizioni, spiegazioni e previsioni appropriate
• Usare prove basate su dati scientifici
– Interpretare dati scientifici e prendere e comunicare decisioni
– Individuare i presupposti, gli elementi di prova e il ragionamento che
giustificano determinate conclusioni
– Riflettere sulle implicazioni sociali degli sviluppi della scienza e della tecnologia
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
37. Attività sperimentali studenti
• Autonome
– Progettazione
esperimento
– Scelta variabili da
osservare
– Organizzazioni dei dati
• Guidate (con opzione autonoma)
– Scelta tra diverse osservazioni suggerite e
proposte di esperimenti
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
38. Materiali forniti
• Note del docente
– Introduzione
– Percorso dell’attività
– Attività inquiry
– Tempi
– Dettagli tecnici
• “Fascicolo” per studenti
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
39. Alcuni esempi:
Lontano dagli occhi, lontano dal cuore
Gli studenti interpretano membri di un comitato cittadino che
discutono i rischi dell’inquinamento e argomentano i motivi per cui
richiedono l’abolizione di discariche abusive in Campania.
Illuminazione verde
Gli studenti interpretano cittadini del nuovo partito
Movimento Ecologico che partecipano alla Commissione
Parlamentare per l’Energia e l’Illuminazione Efficiente in
cui si discute la normativa Europea finalizzata ad eliminare
le lampadine a incandescenza tradizionali e ad
incoraggiare l’utilizzo di lampade fluorescenti compatte
nelle abitazioni domestiche.
39
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
40. Marsologia
Gli studenti ricoprono il ruolo di scienziati
dell’Istituto di Ricerca Planetaria alla ricerca di
analogie e differenze tra i vulcani terrestri e
quelli marziani.
Piante nello spazio
Gli studenti interpretano il ruolo di ricercatori di un
dipartimento di bioastronomia con il compito di
progettare un’ambiente di vita sostenibile in vista
di future missioni spaziali.
40
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
41. Riferimenti utili:
41
Sito internet: www.chreact.it
zappia@fisica.unina.it
italo@na.infn.it
Per chi volesse implementare delle attività
nell’a.s. 2016/2017, scrivere a :
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”