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IL RUOLO DEL PIANO LAUREE
SCIENTIFICHE PER IL
MIGLIORAMENTO DELLA
DIDATTICA LABORATORIALE
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LABORATORI PLS
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LABORATORI PLS
 Attività con contesti motivanti o esperimenti I/II anno
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METODOLOGIA DEI
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 Ricostruzione Educativa
 Learning Progressions
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
RICOSTRUZIONE
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LEARNING PROGRESSIONS
Dipartimento di Fisica “E.
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LE ATTIVITA’ 2015-2016
Percorso di Meccanica Quantistica
Misura di e/m e diffrazione da capello
Stelle e Spettroscopia son...
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MASTERCLASSIN PARTICELLE ELEMENTARI
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PAOLOMASSAROTTI
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Percorso didattico sulle stelle
S. Galano, A. Colantonio, S. Leccia, E. Puddu, I. Testa
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Equilibrio
• Cosa succede in una stella?Funzionamento
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Spettri
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Sequenza didattica
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15 h
Forze centrali
Forza gravitaziona...
Strumenti utilizzati
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
Strumenti utilizzati
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
FISICA CON LO SMARTPHONE
Realizzato da:
dott. Alessandra Mazzella
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
INTRODUZIONE
Smartphone
Numerosi sensori
interni
Accelerometro
Magnetometro
Molte app libere
Sparkvue,
Vernier Graphical
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ESPERIMENTI DI MECCANICA
Caduta di un grave
Oscillazioni massa-molla
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
Durante il moto
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Evidenza sperimentale
In condizioni d’equilibrio
Moto di un corpo lungo un piano inclinato
Pendolo Se...
FUTURI SVILUPPI
Esperimenti con lo smartphone per lo
studio del magnetismo
Esperimenti con i diapason per lo
studio dello ...
Dott.ssa Giuliana Capasso
UN PERCORSO SUI CONCETTI
FONDAMENTALI DELLA
MECCANICA QUANTISTICA PER
LA SCUOLA SECONDARIA DI
SE...
Idee chiave!
Stato quantico
Sovrapposizione Probabilità
Principio
d’indeterminazione
Collasso
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Come?
12 h ( 4 incontri da 3 h)
Polaroid Malus Calciti Formalizzazione
Dipartimento di Fisica “E.
Pancini”
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°...
Riassumendo
Polarizzazione
- Stato quantico
- Sovrapposizione
- Proprietà mutuamente
esclusive
Ket | 𝜓 , Bra 𝜓|
𝜓 𝜃 = cos ...
Sono domande che riguardano oggetti,
fatti e fenomeni del mondo fisico, a
cui si può rispondere attraverso
l’analisi e l’u...
Produzione
- studio fenomeni, ipotesi teoriche
- scelta delle variabili
- test ipotesi
- attività di laboratorio
Natura de...
Pratica epistemica nel
contesto scolastico
Analisi iniziale Indagine Sintesi
Produzione Comunicazione - Validazione
Si esp...
Moduli proposti
- ET chiama Terra -
- Riscaldamento verde -
- Illuminazione verde -
- Vulcani su Marte -
- Lontano dagli o...
Caratteristiche dei moduli
• Auto consistenti
• Focalizzati su Natura della Scienza ed
argomentazione
• Contesto per gli s...
Caratteristiche dei moduli
Riflessione sulle procedure seguite
Generazione di ipotesi/domande di
ricerca
Discussione/argom...
Contesto di ricerca
Contenuto scientifico
Indagine
Comunicazione risultati
Domanda di ricerca
Test di ipotesi
Previsione
N...
Competenze degli studenti
• Individuare questioni di carattere scientifico
– Riconoscere questioni che possono essere inda...
Attività sperimentali studenti
• Autonome
– Progettazione
esperimento
– Scelta variabili da
osservare
– Organizzazioni dei...
Materiali forniti
• Note del docente
– Introduzione
– Percorso dell’attività
– Attività inquiry
– Tempi
– Dettagli tecnici...
Alcuni esempi:
Lontano dagli occhi, lontano dal cuore
 Gli studenti interpretano membri di un comitato cittadino che
disc...
Marsologia
 Gli studenti ricoprono il ruolo di scienziati
dell’Istituto di Ricerca Planetaria alla ricerca di
analogie e ...
Riferimenti utili:
41
Sito internet: www.chreact.it
zappia@fisica.unina.it
italo@na.infn.it
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Attività Piano Lauree Scientifiche 2015-16

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In questa presentazione si discute brevemente del PLS e delle attività didattiche realizzate con gli studenti nell'anno scolastico 2015-16

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Attività Piano Lauree Scientifiche 2015-16

  1. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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”
  8. 8. METODOLOGIA DEI PERCORSI PLS  Ricostruzione Educativa  Learning Progressions Dipartimento di Fisica “E. Pancini”
  9. 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”
  10. 10. LEARNING PROGRESSIONS Dipartimento di Fisica “E. Pancini”
  11. 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. 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. 13. Percorso didattico sulle stelle S. Galano, A. Colantonio, S. Leccia, E. Puddu, I. Testa Dipartimento di Fisica “E. Pancini”
  14. 14. Idee chiave • Esiste? • Di che tipo? Equilibrio • Cosa succede in una stella?Funzionamento Dipartimento di Fisica “E. Pancini”
  15. 15. Concetti chiave Forze Produzione energia Spettri Dipartimento di Fisica “E. Pancini”
  16. 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”
  17. 17. Strumenti utilizzati Dipartimento di Fisica “E. Pancini”
  18. 18. Strumenti utilizzati Dipartimento di Fisica “E. Pancini”
  19. 19. FISICA CON LO SMARTPHONE Realizzato da: dott. Alessandra Mazzella Dipartimento di Fisica “E. Pancini”
  20. 20. INTRODUZIONE Smartphone Numerosi sensori interni Accelerometro Magnetometro Molte app libere Sparkvue, Vernier Graphical analysis Magnetometer, Spectrumview Dipartimento di Fisica “E. Pancini”
  21. 21. ESPERIMENTI DI MECCANICA Caduta di un grave Oscillazioni massa-molla Dipartimento di Fisica “E. Pancini”
  22. 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. 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. 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. 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. 26. Come? 12 h ( 4 incontri da 3 h) Polaroid Malus Calciti Formalizzazione Dipartimento di Fisica “E. Pancini”
  27. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 38. Materiali forniti • Note del docente – Introduzione – Percorso dell’attività – Attività inquiry – Tempi – Dettagli tecnici • “Fascicolo” per studenti Dipartimento di Fisica “E. Pancini”
  39. 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. 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. 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”

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