Anno accademico 2020-2021

DIDATTICA DELLA FISICA

Docenti:
Marisa Michelini
Totale crediti: 6
Tipologia: Affine/Integrativa
Periodo didattico: Primo Periodo
Prerequisiti. Le basi culturali, metodologiche e formali di un triennio di area scientifico-matematica
Metodi didattici. Lezioni interattive. Discussioni concettuali. Esempi di attività didattiche. Flipped classroom
Modalità di verifica. Quaderno dell’insegnante contenente per ogni argomento I nuclei fondant, I nodi concettuali, una regia di percorso didattico, la mappa concettuale e proposte di esperimenti.

UN approfondimento trasversale

Altre informazioni. Agli student saranno assegnati compiti che li portion a costruire un bagaglio di materiali

didattici progettati rielaborando quelli basati sulla ricercar in letteratura per un’adeguato insegnamento secondario.

Se necessario il corso può essere tenuto in lingua inglese.

Il corso può essere associato a un tirocinio

OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso mira a formare le competenze previste dai descrittori di Dublino ed ispirati alle indicazioni

nazionali per curriculum scientifico con le modalità indicate nei documenti pubblicati a livello

internazionale in materia, ed in particolare si propone l’integrazione di conoscenze differenziate in

termini di sviluppo professionale

Obiettivi formativi specifici

• Formare un insegnante che integri la conoscenza dei contenuti (CK) con quella pedagogica

(PK) per una professionalità docente (PCK) sull’educazione scientifica di base in cui la fisica ha

un proprio specifico ruolo in prospettiva trasversale.

• Ricostruire in prospettiva didattica i fondamenti della fisica per formare quelle basi culturali che

permettono di rispondere agli interrogativi curiosi sui fenomeni quotidiani.

• Abituare alla riflessione metacognitiva sulla conoscenza scientifica per costruire una personale

conoscenza concettuale e progettare proposte coerenti in termini educativi per il contesto

della fisica.

• Discutere risultati di ricerca sui processi di apprendimento scientifico ed in fisica in particolare

per formare competenze mirate all’impiego di strategie e metodi efficaci a realizzare ambienti di

apprendimento in tale campo.

• Offrire occasioni di conoscere, esperire, discutere e rielaborare proposte didattiche per

l’apprendimento della fisica nella scuola secondaria.

• Costruire le competenze dell’insegnante per organizzare l’apprendimento scientifico dalle

prime osservazioni del mondo costruendone gradualmente il pensiero formale ed il quadro

interpretativo, realizzando il ponte dalle idee di senso comune a quelle scientifiche.

• Imparare a documentare processi spontanei di costruzione concettuale della conoscenza in

fisica per avvalersene in termini operativi.

• Affrontare tematiche necessarie a garantire competenza sui principali temi di fisica classica ed alcuni di fisica moderna• Guardare in prospettiva interdisciplinare le tematiche per la sostenibilità ecologica del nostro mondo e del processo educativo

• diventare consapevoli dei concetti alla base della moderna interpretazione fisica del mondo microscopico

CONTENUTI

ASPETTI GENERALI E METODOLOGICI

I caratteri della professionalità docente in fisica e I modelli di formazione degli insegnanti

Strategie e metodi della didattica attiva: metodi IBL e PEC.

La progettazione didattica: il quadrio teorico del MER e la DBR. La learning progression.

Il monitoraggio degli apprendimenti, gli strumenti di monitoraggio ed I metodi di analisi dei dati.

Le idee spontanee degli student ed Il ruolo del cambiamento concettuale per l’apprendimento scientifico

L’interdisciplinarietà.

L’interplay matematica e fisica.

Discussione di proposte didattiche sui seguenti temi

PRELUDIO ALLA FISICA. Le radici epistemiche della fisica, i nuclei fondanti e le metodologie

proprie. Ruolo di teorie, modelli e leggi. I principi della fisica e la natura delle grandezze fisiche.

Proposte didattiche sui seguenti temi.

LA MISURA. Le grandezze fisiche. Misure e Strumenti di misura. Esplorazione di alcune

grandezze: lunghezza, superficie, volume, massa, tempo, densità. Taratura di strumenti di misura.

MOTO: sistema di riferimento, traiettoria e diagramma orario. Posizione, velocità ed accelerazione

nei moti nello spazio bi- e tri-dimensionale. I grafici del moto.

LA DINAMICA. Forza come interazione. L’interazione gravitazionale. Il peso. La forza elastica. La reazione vincolare. L’attrito. Altri tipi di forza. Le leggi della dinamica. Il rimbalzo di una pallina e le sue interazioni. Urti e quantità di moto. Principio d’inerzia e sistemi inerziali. Equilibrio statico e dinamico.

FLUIDI. Proprietà dei fluidi in equilibrio e principali applicazioni. Pressione. Principio di Pascal.

Legge di Stevino. Galleggiamento e legge di Archimede. Basi della fluidodinamica.

STATI E PROCESSI TERMICI. Temperatura ed equilibrio termico. Sensazione termica ed interazioni termiche. Dagli scambi di calore alla natura del calore. Variabili di stato e stati termodinamici. Fasi della materia.

Cambiamenti di fase e calori latenti. Calore e lavoro delle forze dissipative.

ENERGIA. Natura e definizione operativa di energia come linguaggio dei processi e descrittore

delle trasformazioni. Esplorazione di trasformazioni e loro rilettura in termini energetici. Energia

interna e primo principio della termodinamica. Irreversibilità dei fenomeni naturali e secondo

principio della termodinamica.

OTTICA. Esplorazione nel quotidiano di fenomeni di riflessione, rifrazione, diffrazione, polarizzazione. Luce e visione. Idee spontanee. Natura della luce e modelli storici. Fenomeni ottici. Propagazione e rivelazione della luce. Luce e visione.

SPETTROSCOPIA OTTICA. Luce e colori. Sorgenti di luce. Interazione luce-materia. La luce trasporta energia. Gli spettri ottici.

FENOMENI ELETTRICI E CIRCUITI. La carica nella materia. Le interazioni elettriche e i loro

principali descrittori. Il potenziale elettrico ed il moto delle cariche. Il circuito elettrico e la corrente.

Studio di semplici circuiti e circuiti equivalenti.

FENOMENI MAGNETICI ED ELETTROMAGNETICI. Proprietà magnetiche della materia. Interazioni magnetiche tra materiali

diversi e linee di campo magnetico come descrittori delle proprietà magnetiche dello spazio.

TESTI DI RIFERIMENTO

o Un testo di fisica generale per il biennio universitario, come i seguenti: 1) Ezio Regozzino,

Principi di Fisica, EdiSES; 2) Peter J Nolan, Fondamenti di Fisica, Zanichelli

o A Ambrosini, M Caporaloni, M Ambrosini, La misura , Zanichelli

o Cottino L, Dal Corso, etc, MISURA, 10, Pitagora Editrice Bologna

http://www.pitagoragroup.it/pited/Cottino%201845.html

‐ A B Arons, Guida all’insegnamento della Fisica, Zanichelli, Bologna

‐ M Vicentini, M Mayer, Didattica della Fisica , La Nuova Italia

‐ J J Schwab , L’insegnamento della scienza , Armando Armando Editore, Roma

‐ C Swartz, Preludio alla fisica , Casa editrice Ambrosiana, Milano

o Problemi di apprendimento sui principali concetti fisici di base. Principali riferimenti: a) Misconceptions in

http://amasci.com/miscon/opphys.html , b) Numero speciale de La Fisica nella Scuola 1979 (www.aif.it)

– Studio del moto: materiali di riferimento sono le proposte di attività contenute in Michelini M, Santi L, Sperando R.M., Proposte didattiche su forze e movimento. Le tecnologie informatiche nel superamento di nodi concettuali in fisica. Forum, 2002. Udine, Italia. ISBN 88-8420-075-X

Bibliografia – Materiali di supporto

o Testi e schede didattiche del pacchetto: www.uniud.it/cird/Geiweb.

o Testi e materiali consultabili anche nella pagina www.fisica.uniud.it/URDF/

‐ Imperio A, Michelini M (2006), I fluidi in equilibrio: una proposta didattica basata su un percorso di esperimenti, Forum, Italy [ISBN: 88-8420-371-6].

‐ Imperio A, Michelini M, Santi L (2006), I fluidi in equilibrio: catalogo di esperimenti, Forum, Italy

[ISBN: 88-8420-361-9].

‐ Gigante S, Michelini M(2006), Fenomeni termici: una proposta didattica, Forum, Italy.

‐ Michelini, M, Stefanel A, Stati e processi termici, Litho Stampa 2004.

‐ Michelini M, Stefanel A, I fenomeni elettromagnetici, Litho Stampa, 2004.

‐ Fedele B, Michelini M, Stefanel A (2006), Fenomeni magnetici ed elettromagnetici: una proposta

didattica, Forum, Italy.

‐ Fedele B, Michelini M, Stefanel A (2006), Fenomeni magnetici ed elettromagnetici: catalogo di

esperimenti, Forum, Italy [ISBN: 88-8420-362-7].

‐ Michelini M, Toffolo A (2006), Fenomeni acustici: una proposta didattica, Forum, Italy