Palermo, 4 aprile 2016 Liceo Scientifico Statale S. Cannizzaro

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1 Il quadro di Riferimento della II prova di Fisica dell esame di Stato per i Licei Scientifici Palermo, 4 aprile 2016 Liceo Scientifico Statale S. Cannizzaro Prof. Settimio Mobilio Dipartimento di Scienze Università Roma Tre settimio.mobilio@uniroma3.it

2 Progetto LS-OSA Nato per accompagnare il nuovo indirizzo del Liceo Scientifico opzione Scienze Applicate MIUR Direzione generale per gli ordinamenti scolastici e la valutazione del sistema nazionale dell istruzione Dipartimento di Scienze Università Roma Tre Accademia delle Scienze di Torino Liceo Scientifico Galileo Galilei di Verona

3 Progetto LS-OSA Inizialmente rivolto ai soli Licei Scientifici con opzione Scienze Applicate ( > 600), con la partecipazione attiva delle Scuole Polo (91) Ora possono partecipare tutti i Licei Scientifici Obiettivi Proporre e condividere materiale didattico per attività in laboratorio; Promuovere attività di laboratorio povero; Favorire la discussione tra docenti per migliorare il materiale proposto Elaborazione di un curricolo nazionale conforme alle indicazioni nazionali Quadro di riferimento Elaborazione prove esperte Aggiornamento dei docenti

4 Quadro di riferimento per la II prova scritta di Fisica e di Scienze dell Esame di Stato Seminario Torino del aprile 2014: elaborazione da parte di due gruppi di lavoro che hanno lavorato a Torino e poi in piattaforma Pubblicazione nell estate 2014 Sondaggio Nazionale (20 novembre - 22 dicembre gennaio 2015) Quadro di Scienze in attesa di revisione Quadro di Fisica: Versione definitiva inviata al MIUR e pubblicata in piattaforma LS-OSA il 25 maggio 2015

5 Quadro di riferimento per la II prova scritta di Fisica dell Esame di Stato Seminario Torino del aprile 2014: 165 partecipanti Gruppi di lavoro: 77 docenti di Fisica del Liceo + 4 docenti Roma Tre Coordinatori: Prof. Giovanni Magliarditi - Liceo Archimede di Messina Prof. Giuseppe Piatti - Liceo Marie Curie di Pinerolo Prof. Novella Sestini - IIS Badoni di Lecco

6 Quadro di riferimento per la II prova scritta di Fisica dell Esame di Stato Validazione del quadro Il MIUR ha nominato un tavolo tecnico per la validazione del quadro (DD n del 23/10/2015) Francesco Branca Dirigente Tecnico MIUR Francesco Berrilli Docente Università Tor Vergata Roma Anna Brancaccio Dirigente Scolastico MIUR Massimo Esposito Dirigente Tecnico MIUR Monica Galloni Dirigente Liceo Scientifico Righi Roma Giorgio Guidi Docente Liceo Scientifico Galilei Pescara Olivia Levrini Docente Università Bologna Stefano Marrone Dirigente Scolastico I.S. Giannone S. M. in Lamis (FG) Settimio Mobilio Docente Università Roma Tre Filomena Rocca Dirigente Tecnico MIUR

7 Quadro di riferimento per la II prova scritta di Fisica dell Esame di Stato Pubblicazione del Quadro Con nota prot. n del 15 dicembre 2015 a firma del Direttore della Direzione Ordinamenti Dott.ssa Carmela Palumbo, il MIUR ha pubblicato la versione finale del Quadro di Riferimento relativo alla seconda prova scritta dell esame di Stato di Fisica per i Licei Scientifici.

8 Quadro di riferimento per la II prova scritta di Fisica dell Esame di Stato Armonizzare le Indicazioni Nazionali con l Esame di Stato Indicazioni Nazionali: libera programmazione della didattica in termini di contenuti e di loro collocazione nel percorso liceale; contenuti obbligatori e opzionali Esame di Stato verificare le abilità e le competenze utilizzando i contenuti del V anno attraverso una prova nazionale

9 Quadro di riferimento per la II prova scritta di Fisica dell Esame di Stato Le Indicazioni Nazionali sono in parte prescrittive in parte forniscono suggerimenti e indicazioni approfondimenti possibili di Il Quadro specifica la parte prescrittiva definendo contenuti irrinunciabili, le abilità e competenze da acquisire e individuando i pre-requisiti Il Quadro non è un curricolo nazionale, non è esaustivo

10 Quadro di riferimento per la II prova scritta di Fisica dell Esame di Stato Quattro moduli didattici: Elettromagnetismo Induzione elettromagnetica Equazioni di Maxwell e Onde elettromagnetiche Relatività Fisica Quantistica Argomenti e approfondimenti di Fisica Moderna definizione lasciata alla programmazione locale Per i primi tre moduli sono individuati i prerequisiti, i contenuti, le abilità relative ai contenuti e le competenze specifiche da acquisire

11 Quadro di riferimento : Sondaggio Nazionale Scuole che hanno risposto 438 Compilazioni non significative 15 Compilazioni valide 423 Modulo Gradimento Elettromagnetismo 50% Relatività 71% Fisica Quantistica 57% Fisica Moderna 65%

12 Quadro di riferimento : Sondaggio Nazionale Unità Didattica: Induzione Elettromagnetica Autoinduzione Energia del campo magnetico 22% di NO 39% di NO UD: Equazioni di Maxwell e onde elettromagnetiche Intensità di un onda UD: Relatività 45% di NO Trasformazioni di Lorentz 20%; Addizione della velocità 24%; Invariante relativistico 41%; conservazione della QdM 37%

13 UD: Fisica Quantistica Esperimento di Franck-Hertz 44% diffrazione/interferenza elettroni 29% UD:Fisica Moderna L 86% delle scuole condividono la scelta fatta di non definire i contenuti ma di lasciarne la definizione programmazione locale

14 Quadro di riferimento: Fisica Azioni di aggiornamento necessarie

15 Quadro di riferimento per la II prova scritta di Fisica dell Esame di Stato

16 Quadro di riferimento per la II prova scritta di Fisica dell Esame di Stato COMPETENZE GENERALI DELLA DISCIPLINA FISICA Essere in grado di esaminare una situazione fisica formulando ipotesi esplicative attraverso modelli o analogie o leggi Essere in grado di formalizzare matematicamente un problema fisico e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la loro risoluzione Essere in grado di interpretare e/o elaborare dati, anche di natura sperimentale, verificandone la pertinenza al modello scelto Essere in grado di descrivere il processo adottato per la soluzione di un problema e di comunicare i risultati ottenuti valutandone la coerenza con la situazione problematica proposta.

22 Commenti Generali E sentita la necessità di elaborare proposte concrete di possibili prove che siano affrontabili dagli studenti; questo per evitare, in particolare nelle prime applicazione, uno scollamento tra le prove proposte e le abilità, competenze e conoscenze maturate dagli studenti

23 Simulazione II prova Convegno di Rovigo settembre 2014 Elaborazioni di Simulazioni di Seconde Prove relative agli Esami di Stato a conclusione del primo quinquennio di applicazione delle Indicazioni Nazionali Partecipazione di 101 docenti

24 Simulazione II prova Convegno di Rovereto 1-3 ottobre 2015 Problem Posing: per un approccio costruttivista alla Matematica, alla Fisica e alle Scienze Partecipanti 200 Archivio di "problemi" che sarà messo a disposizione di tutte le scuole interessate.

25 Simulazione II prova di Fisica Rubrica Indicatori Esaminare la situazione fisica proposta formulando le ipotesi esplicative attraverso modelli o analogie o leggi Formalizzare situazioni problematiche e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la loro risoluzione Interpretare e/o elaborare i dati proposti, anche di natura sperimentale, verificandone la pertinenza al modello scelto Descrivere il processo risolutivo adottato e comunicare i risultati ottenuti valutandone la coerenza con la situazione problematica

26 Simulazione II prova di Fisica Rubrica Indicatori 4 livelli Esaminare la situazione fisica proposta formulando le ipotesi esplicative attraverso modelli o analogie o leggi (18 punti) Formalizzare situazioni problematiche e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la loro risoluzione (21 punti) Interpretare e/o elaborare i dati proposti, anche di natura sperimentale, verificandone la pertinenza al modello scelto (21 punti) Descrivere il processo risolutivo adottato e comunicare i risultati ottenuti valutandone la coerenza con la situazione problematica (15 punti)

27 Simulazione II prova di Fisica Rubrica Formalizzare situazioni problematiche e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la loro risoluzione (21 punti) L1 L2 L3 Individua una formulazione matematica non idonea, in tutto o in parte, a rappresentare il fenomeno fisico, usa un simbolismo solo in parte adeguato, non mette in atto il procedimento risolutivo richiesto dal tipo di relazione matematica individuata. Individua una formulazione matematica parzialmente idonea a rappresentare il fenomeno fisico, usa un simbolismo solo in parte adeguato, mette in atto parte del procedimento risolutivo richiesto dal tipo di relazione matematica individuata. Individua una formulazione matematica idonea a rappresentare il fenomeno fisico anche se con qualche incertezza, usa un simbolismo adeguato, mette in atto un adeguato procedimento risolutivo richiesto dal tipo di relazione matematica individuata Individua una formulazione matematica idonea e ottimale a rappresentare il fenomeno fisico, usa un simbolismo necessario, mette in L4 atto il corretto e ottimale procedimento risolutivo richiesto dal tipo di relazione matematica individuata

28 Simulazione II prova - Fisica 1. Un generatore ideale 2. Una missione spaziale Simulazione effettuata il 25 febbraio Il metodo delle parabole di Thomson 2. Uno strumento rinnovato Simulazione effettuata il 25 gennaio 2016

29 Simulazione II prova - Fisica Un generatore ideale Simulazione effettuata il 25 febbraio 2015 A B L a descrizione qualitativa e quantitativa del fenomeno fisico che determina la Esaminare differenza la di situazione potenziale fisica tra i proposta poli A e formulando B, calcolando le ipotesi il valore esplicative della costante attraverso elastica modelli della o analogie molla che o leggi consente di produrre una tensione di frequenza Formalizzare pari situazioni a quella della problematiche rete domestica e applicare di 50,0 gli strumenti Hz, nell ipotesi matematici che la massa e disciplinari m abbia rilevanti valore per 2,0 la 10 loro -2 kg risoluzione

30 Simulazione II prova - Fisica Un generatore ideale Simulazione effettuata il 25 gennaio 2015 A B L a Tu non sei convinto che il generatore ideato da Luigi una volta avviato possa fornire per sempre energia elettrica ad una utenza, senza ulteriore apporto di energia; Formalizzare per capire situazioni meglio problematiche cerchi di ottenere e applicare energia gli dal strumenti generatore matematici e colleghi la e resistenza disciplinari elettrica rilevanti R, per come la loro mostrato risoluzione in figura, tra i poli A e B, misuri la differenza di potenziale tra i poli in funzione del tempo e ne tracci un grafico. Che tipo di grafico ottieni? Che tipo di moto ha la barretta e perché?

31 Simulazione II prova - Fisica Un generatore ideale Simulazione effettuata il 25 gennaio 2015 A B L a Come Formalizzare spiegheresti situazioni a Luigi problematiche cosa avviene e dal applicare punto di gli vista strumenti energetico matematici e perché e disciplinari la sua idea rilevanti non è per poi la così loro geniale risoluzione come lui immagina? Descrivere il processo risolutivo adottato e comunicare i risultati ottenuti valutandone la coerenza con la situazione problematica

32 Simulazione II prova - Fisica Il metodo delle parabole di Thomson Simulazione effettuata il 25 gennaio 2016

33 Simulazione II prova - Fisica Moto di una carica q di massa m nell attraversare una regione di spazio dove è presente un campo elettrico e magnetico tra loro paralleli e diretti lungo una direzione perpendicolare al moto iniziale (x). y E v B x

34 Simulazione II prova - Fisica y E v B x Dimostra dalle informazioni date la validità delle formule riportate da Thomson per le deflessioni y e z dovute al campo elettrico e magnetico Esaminare la situazione fisica proposta formulando le ipotesi esplicative attraverso modelli o analogie o leggi

35 Simulazione II prova - Fisica y E v B x Dimostra che le particelle con lo stesso rapporto q/m formano sul piano x=0 una parabola quando è presente contemporaneamente sia il campo elettrico sia quello magnetico; determina l equazione della parabola in funzione del rapporto q/m e dei parametri A 1 e A 2. Formalizzare situazioni problematiche e applicare gli strumenti matematici e disciplinari rilevanti per la loro risoluzione

36 Simulazione II prova - Fisica Ricordando che gli ioni idrogeno hanno il massimo rapporto q/m, individua la parabola dovuta agli ioni idrogeno. Scegli poi un altra parabole delle foto e determina il rapporto q/m relativo a questa parabola, in unità dello stesso rapporto q/m per l idrogeno. Descrivi dettagliatamente il procedimento seguito Interpretare e/o elaborare i dati proposti, anche di natura sperimentale, verificandone la pertinenza al modello scelto

37 Simulazione II prova - Fisica y B E? E? x z attraverso modelli o analogie o leggi q q A1 A2 v0 mv 2 0 mv0 Esaminare la situazione fisica proposta formulando le ipotesi esplicative A1 A2

38 Simulazione II prova - Fisica

39 Simulazione II prova - Fisica

40 Simulazione II prova di Fisica 2015 Risultati

41 Simulazione II prova di Fisica Risultati

42 Quadro di riferimento e Simulazione Richieste Formazione docenti Corso di aggiornamento on-line in Fisica Moderna

43 Corso di Fisica Moderna

44 Corso di Fisica Moderna Struttura e docenti del corso: 15 CFU complessivi Meccanica Quantistica prof. Vittorio Lubicz 3 CFU Relatività Ristretta 2 CFU Laser e Ottica Quantistica prof. Marco Barbieri 2 CFU Fisica delle Particelle Fisica della Materia Astrofisica e Cosmologia prof. Giovanni Organtini 3 CFU prof. Roberto Raimondi 3 CFU prof. Luciana Di Gaspare prof. Enzo Branchini 2 CFU prof. Stefano Bianchi

45 Struttura ed erogazione del corso I moduli sono divisi in Lezioni sezionate in video da minuti al massimo Test di autoverifica al termine di ogni lezione e di ogni modulo Classi virtuali per i singoli moduli del corso formati da fino a 100 studenti affidati a un tutor Prova di verifica finale: test di verifica presso struttura acccreditata Certificazioni di frequenza acquisizione CFU (I e/o II parte)

46 Struttura ed erogazione del corso Modulo 2 maggio 23 maggio 28 giugno Fisica Quantistica Relatività Ristretta Ottica Quantistica Particelle Elementari Fisica della Materia Condensata Astrofisica e Cosmologia 5 settembre 10 ottobre 14 novembre I classe II classe III classe IV classe V classe VI classe I classe (6 giugno) II classe III classe IV classe V classe I classe (11 luglio) II classe III classe IV classe I classe II classe III classe I classe II classe I classe