Rapporto sintetico progetto locale. pls. Orientamento e formazione Fisica insegnanti

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1 Orientamento e formazione Fisica insegnanti Rapporto sintetico progetto locale Pavia Responsabile Borghi Lidia borghi@fisicavolta.unipv. it Sito web pls Progetto 08/09 Descrizione sintetica del progetto Una riflessione sull attività realizzata finora per il Progetto Lauree Scientifiche dal Consiglio Didattico di Scienze e tecnologie fisiche dell di Pavia e sui risultati ottenuti suggerisce di concentrare l impegno nella realizzazione delle attività di seguito riassunte. A) Incontri di Laboratorio per gli studenti Presso i Laboratori Didattici dei Dipartimenti di Fisica dell' di Pavia verranno organizzate attività di laboratorio basate sull uso di dispositivi che, come è ampiamente riconosciuto dalla ricerca in Didattica della Fisica svolta a livello internazionale, favoriscono negli studenti interesse, atteggiamento cooperativo, riflessione, confronto con i compagni e dialogo con l insegnante. Tali dispositivi prevedono l acquisizione di dati mediante sensori interfacciati al computer e un software che permette di visualizzare "in tempo reale (sullo schermo del computer) i grafici delle grandezze fisiche, che descrivono il fenomeno in studio, mentre le grandezze vengono misurate. Essi vengono indicati in letteratura come dispositivi MBL (Microcomputer- Based Laboratory), oppure come dispositivi RTL (Real Time Laboratory). Le misure possono essere eseguite anche con data logger portatili e consentire quindi di effettuare sperimentazioni anche al di fuori della classe. Gli studenti avranno la possibilità di svolgere attività sperimentali con tali dispositivi lavorando a piccoli gruppi (2-3 studenti ciascuno) su vari temi di fisica. Per uno svolgimento ottimale del lavoro verranno accolti in laboratorio non più di 20 studenti per incontro. L attività sarà organizzata in modo che gli studenti possano lavorare con calma, discutere con i compagni e con le persone che li assistono. Il lavoro sarà impostato, come nei primi due anni del Progetto Lauree Scientifiche, in modo (1 of 16)25/08/

2 da favorire: a) il coinvolgimento degli studenti in previsioni sull'andamento delle grandezze fisiche significative nelle esperienze suggerite, prima di iniziare ogni prova proposta; b) il confronto delle previsioni con i risultati sperimentali; c) la riflessione e la discussione dei risultati con i compagni e con le persone che forniscono assistenza in laboratorio; d) la progettazione di altre prove da eseguire per controllare e/o rivedere le idee iniziali. Ogni studente avrà a disposizione schede di lavoro preparate in modo da favorire previsioni, riflessioni sulle proprie conoscenze, dialogo e anche la progettazione, insieme ai compagni, di attività di controllo.al termine di ogni sessione di lavoro ogni gruppo di studenti consegnerà alle persone che forniscono assistenza una relazione sul lavoro svolto. Nell ambito delle attività previste per celebrare nel 2009 il quadricentenario del primo utilizzo del cannocchiale nell osservazione del cielo da parte di Galileo Galilei, il Gruppo di Storia della Scienza del Dipartimento di Fisica A. Volta dell di Pavia allestirà una mostra dedicata al grande scienziato ove ricostruire il suo laboratorio (Progetto presentato nell ambito del Bando della L. 6/2000 per la diffusione della cultura scientifica, anno 2008). Gli studenti delle scuole secondarie di secondo grado saranno coinvolti nell illustrazione ai visitatori della mostra di alcune delle esperienze compiute da Galileo Galilei. Durante precedenti esperienze di mostre organizzate dal Sistema museale di Ateneo ( Einstein, ingegnere dell Universo e Golgi, architetto del cervello ) questo tipo di intervento da parte dei ragazzi è stato molto gradito dai visitatori e si è rivelato particolarmente utile ai ragazzi stessi, sia come stimolo per ulteriori approfondimenti degli argomenti trattati, sia per il miglioramento delle capacità operative, comunicative e sociali. L esperienza compiuta ha spesso migliorato l atteggiamento degli studenti verso le scienze. Un altro risultato atteso è il miglioramento della sensibilità degli insegnanti verso l utilizzo di fonti ed esperimenti storici nello studio della Fisica, anche con la realizzazione di multimediali e approfondimenti storici e didattici resi disponibili in rete. L utilizzo dei nuovi strumenti di collaborazione e condivisione di informazioni, che vanno sotto il nome di web 2.0, permetterà un flusso bidirezionale di informazioni tra i curatori della mostra e le scuole durante e dopo la mostra stessa. Verranno proposti esperimenti messi a punto da ricercatori di Fisica della materia che hanno allestito nel 2006 la mostra interattiva Semisuper tramite stage e visite guidate presso i laboratori didattici del Dipartimento di Fisica A. Volta. L obiettivo è di illustrare i principali fenomeni fisici nei materiali semi- e superconduttori attraverso semplici (2 of 16)25/08/

3 esperimenti interattivi di immediato impatto visivo. Saranno messi in evidenza sia il ruolo degli effetti quantistici nel determinare le proprietà macroscopiche della materia, sia il legame fra queste proprietà e varie applicazioni tecnologiche presenti e future. Per i semiconduttori si mostrerà la presenza di una banda proibita ( gap ) di energia, il laser a semiconduttore e il diodo emettitore di luce, la fotoconduzione e le celle solari, la resistenza elettrica dei semiconduttori e il processo che conduce ai circuiti integrati. Per quanto riguarda i superconduttori si illustrerà la perfetta conducibilità, il superdiamagnetismo, la levitazione magnetica (che trova applicazione nei treni a levitazione) e la sospensione, il principio di funzionamento dello SQUID. Gli studenti potranno apprezzare con esperimenti dal vivo il fascino degli effetti quantistici nella materia e comprendere il ruolo dei semiconduttori e dei superconduttori nelle tecnologie attuali (molte di uso quotidiano) e in quelle del prossimo futuro. Saranno infine accolti, come negli anni passati, studenti interessati alle attività di stage organizzate presso i Dipartimenti di Fisica nel mese di giugno. B) Attività di Laboratorio per gli insegnanti sulle nuove tecnologie Per assicurare innovazione nell insegnamento è importante proporre agli insegnanti di Fisica nella Scuola secondaria di secondo grado l uso di strumenti didattici di provata efficacia quali sono i dispositivi MBL fornendo loro la possibilità di analizzare e conoscere a fondo tali strumenti. Per raggiungere tale obiettivo si intende proporre agli insegnanti che hanno frequentato i Corsi organizzati nei primi due anni del Progetto Lauree Scientifiche di collaborare con noi nel realizzare incontri con loro colleghi che vogliano acquisire familiarità con i data logger grafici portatili (Xplorer GLX) e per studiarne l impiego per esperienze significative. Gli incontri si svolgeranno presso i Laboratori Didattici dei Dipartimenti di Fisica all'inizio del Corso di aggiornamento organizzato nell ambito del piano ISS in collaborazione con il Progetto Lauree scientifiche e con la sezione A.I.F. di Pavia. In tali incontri gli insegnanti che hanno usato i dispositivi Xplorer GLX potranno aiutare i colleghi ad acquisire la conoscenza di tali strumenti e discutere con loro sull utilizzo ottimale in classe. In base all esperienza maturata finora sia con insegnanti in servizio sia con insegnanti in formazione presso la SILSIS (Scuola Interuniversitaria Lombarda di Specializzazione per l Insegnamento Secondario" sezione di Pavia), riteniamo essenziale offrire agli insegnanti interessati la possibilità di diventare sicuri sull uso di questi nuovi strumenti didattici.gli insegnanti che decideranno poi di (3 of 16)25/08/

4 sperimentare in classe, con i loro alunni, i data logger grafici sopra indicati potranno riceverli da noi, in prestito, dopo avere concordato (con noi e con i colleghi) i turni di utilizzo dei dispositivi. Pensiamo che l organizzazione dell'attività possa essere facilitata dalla lunga tradizione di collaborazione con la sezione A.I.F. di Pavia, collaborazione che si è ulteriormente rafforzata per il lavoro svolto finora insieme nell ambito del Progetto Lauree Scientifiche. Prosecuzione della collaborazione con l di Udine nella formazione a distanza degli insegnanti. In particolare, la collaborazione riguarderà la realizzazione di un corso di perfezionamento annuale on-line sull insegnamento della Fisica Moderna. C) Seminari sulle attività di ricerca e incontri con le aziende Verranno organizzati, in collaborazione con i responsabili del Progetto Lauree Scientifiche per la Chimica e per la Matematica seminari in cui saranno presentate, nei tratti essenziali, le linee di ricerca attive nei diversi campi di indagine. In questo ambito è inserito anche un ciclo di incontri a carattere storico-scientifico che focalizzano l attenzione sulla teoria della luce di Isaac Newton (1704) e ne illustrano le basi fondamentali, anche con l ausilio di esperimenti eseguiti con strumenti d epoca appartenenti al Museo per la Storia dell di Pavia. Si discutono i celebri esperimenti che portarono Newton a formulare una teoria della luce basata sulle nozioni di analisi e sintesi di componenti monocromatiche elementari. La teoria ottica di Newton viene solitamente caratterizzata in senso corpuscolare. Si sottolinea invece come in varie elaborazioni egli abbia considerato una rappresentazione ondulatoria che interviene insieme a quella corpuscolare. Questo significativo caso storico viene utilizzato, con le opportune precisazioni e distinzioni, per una presentazione preliminare del moderno concetto di complementarità tra aspetti corpuscolari e ondulatori delle entità quantistiche. Facendo tesoro dell esperienza acquisita finora nell organizzare incontri di Facoltà in collaborazione con il Centro di Orientamento dell di Pavia, proseguirà il nostro impegno nel realizzare occasioni di incontro fra laureandi, dottorandi e laureati in fisica che lavorano nelle industrie con la collaborazione dell Unione degli Industriali della Provincia di Pavia. Intensificando i contatti già stabiliti con aziende e altre realtà produttive che hanno accolto finora studenti di fisica impegnati nello svolgimento di tesi, pensiamo di organizzare almeno brevi incontri (finalizzati a illustrare le possibilità di lavoro al di fuori delle università e degli enti di ricerca) rivolti a insegnanti della scuola (4 of 16)25/08/

5 secondaria, accompagnati possibilmente da loro studenti che mostrino un interesse deciso per la fisica. ***************** Attività svolte nell anno accademico 2007/2008 (finanziamento 2008/2009) Incontri di Laboratorio per gli studenti: 13 incontri nel periodo febbraio - maggio Hanno partecipato 89 studenti (ciascuno per tre incontri) presso i Laboratori Didattici dei Dipartimenti di Fisica dell'' di Pavia. Incontri di laboratorio con studenti della classe III Cs del Liceo Scientifico Taramelli di Pavia per la preparazione di esperienze sulla relatività con l uso di dispositivi MBL Hanno partecipato agli incontri 12 studenti. Le attività svolte sono state presentate alla manifestazione ScienzaUnder18 realizzata a Pavia nel maggio Incontri di Laboratorio per gli insegnanti Sono state realizzati tre incontri nel mese di maggio con due insegnanti interessati ad usare in classe i data logger grafici portatili (Xplorer GLX). Le attività svolte hanno riguardato l'irraggiamento e l'effetto serra. Incontro di Laboratorio realizzato con gli studenti di una classe del Liceo Scientifico Taramelli con l utilizzo di data logger grafici portatili ricevuti in prestito dai Laboratori Didattici di Fisica. L attività svolta ha coinvolto una classe completa. Seminari Gli orizzonti della Fisica : ciclo di 4 seminari nei mesi di aprile e maggio I seminari sono stati realizzati presso la sede dell Unione Industriali della Provincia di Pavia. Stage presso i Dipartimenti di Fisica a cui partecipano, dal 9 al 20 giugno 2008, 16 studenti provenienti da Licei di Pavia, Voghera, Mortara, Broni e dall''itis di Lodi. (5 of 16)25/08/

6 Multidisciplinarità e interdisciplinarità Collaborazioni interistituzionali I coordinatori di sede del PLS per l area Chimica, Fisica e Matematica dell di Pavia, hanno programmato insieme i tre progetti locali al fine di ottimizzare i risultati e di promuovere attività a carattere interdisciplinare, tenendo presente i numerosi impegni degli insegnanti e degli studenti, derivanti da offerte formative e sollecitazioni culturali diverse. Nelle attività programmate si è cercato di concordare anche azioni volte ad evidenziare come la conoscenza delle Scienze cosiddette dure, cioè la Chimica, la Fisica e la Matematica, sia propedeutica e fondamentale per l apprendimento di molte altre discipline scientifiche, nonché per la comprensione degli aspetti tecnologici ed applicativi ad esse collegati. In questa ottica si è deciso di organizzare incontri, seminari ed esperienze con insegnanti e studenti delle Scuole Superiori miranti ad illustrare ed evidenziare sia le forti interconnessioni delle tre discipline, sia alcuni tra i loro più importanti contributi allo sviluppo delle altre discipline scientifiche. Il titolo di questo ciclo di incontri sarà: Le Scienze Dure : Chimica, Fisica e Matematica. Crocevia per le Scienze Applicate Le attività saranno realizzate anche in collaborazione con il Centro di Orientamento (C.OR) dell di Pavia. Il quadro delle attività da proporre nel 2008/ 2009 è stato tracciato in collegamento con le attività programmate dal Corso di Laurea in Chimica e dal Corso di Laurea in Matematica in modo da facilitare le scelte degli studenti e di evitare sovrapposizioni di interventi. Enti 2 PV, Istituto scolastico 9 PV, PC, LO, Azienda privata 5 PV, MI, Ente pubblico 2 PV, PC, Associazione 2 PV, MI, Altro 0 Totale 20 Personale 3º anno Qualifica Numero Personale Univ. RUOLO-DOCENTE 13 Personale Univ. RUOLO-ALTRO 4 Personale SCUOLA RUOLO-DOCENTE 0 (6 of 16)25/08/

7 Personale SCUOLA RUOLO-ALTRO 0 Personale ASS. INDUSTRIALI 0 Personale di ALTRI ENTI 0 Personale A CONTRATTO 8 Personale delle Imprese 0 Totale 25 Personale 4º anno Qualifica Numero Personale Univ. RUOLO-DOCENTE 13 Personale Univ. RUOLO-ALTRO 4 Personale SCUOLA RUOLO-DOCENTE 0 Personale SCUOLA RUOLO-ALTRO 0 Personale ASS. INDUSTRIALI 0 Personale di ALTRI ENTI 0 Personale A CONTRATTO 8 Personale delle Imprese 0 Totale 25 (7 of 16)25/08/

8 Previsione spese 2008/09 Voce di spesa Importo Materiale inventariabile 6000 Materiale di consumo 3500 Produzione Mat. Didattico 3000 Personale Univ. RUOLO-DOCENTE 0 Personale Univ. RUOLO-ALTRO 2500 Personale SCUOLA RUOLO-DOCENTE 5000 Personale SCUOLA RUOLO-ALTRO 0 Personale ASS. INDUSTRIALI 0 Personale di ALTRI ENTI 0 Personale A CONTRATTO 9500 Servizi esterni 9500 Missioni 5000 Organizzazione convegni 0 Organizzazione corsi di perfezionamento 0 Spese di amministrazione 605 Costi strutture ospitanti 0 Altre spese 0 Totale Finanziamenti 2008/09 MUR I a tranche MUR II a tranche Totale MUR USR Totale fin. Min Cofin. Cofin. Usr. Totale Cofin TOTALE FINANZIAMENTI (8 of 16)25/08/

9 Attività Innovazione nei laboratori di Fisica della Scuola Secondaria III istituti altri enti studenti docenti Collocazione temporale Biennale 3º+4º Referente attività Onorato Pasquale Tipologia Corsi sperimentali di laboratorio per studenti Parole chiave MBL (Microcomputer-Based Laboratory); meccanica; Gli studenti utilizzano sensori e software che permette la visualizzazione (sullo schermo del computer) di grandezze fisiche in funzione del tempo mentre il fenomeno in studio si realizza. Questo tipo di rappresentazione "in tempo reale" favorisce: a) il coinvolgimento Descrizione sintetica degli studenti in previsioni dell'andamento delle grandezze fisiche significative prima di avviare una esperienza; b) il confronto delle previsioni con i grafici visualizzati sullo schermo; c) la riflessione e la discussione con i compagni e con l'insegnante; d) il progetto di altre prove da eseguire per controllare e/o rivedere le idee iniziali. Allegato Istituti scolastici Liceo Scientifico Taramelli via Mascheroni 51 Pavia PV Liceo Scientifico Tecnologico Cardano via Folla di Sotto Pavia PV Liceo Classico Ugo Foscolo via Sacchi 15 Pavia PV Liceo Scientifico Omodeo Pavese, 4 Mortara PV Liceo Scientifico Respighi Piacenza PC Altri enti "A.Volta" Pavia PV nell'attività: 4 Nucleare e Teorica Pavia PV nell'attività: 0 (9 of 16)25/08/

10 Attività Seminari collegati alla ricerca 2008 Collocazione temporale Referente attività Tipologia Parole chiave Descrizione sintetica Allegato Istituti scolastici Altri enti 3ºanno istituti altri enti studenti docenti Borghi Lidia Esperienze dimostrative e conferenze, visite di studenti ai laboratori universitari Sono stati organizzati incontri dal 14/4/08 al 21/5/08, ciascuno della durata di circa 2 ore. allegato - file pdf "A.Volta" Pavia PV Nucleare e Teorica Pavia PV nell'attività: 10 nell'attività: 0 (10 of 16)25/08/

11 Attività Le Scienze Dure : Chimica, Fisica e Matematica. Crocevia per le Scienze Applicate Collocazione temporale Referente attività Tipologia Parole chiave Descrizione sintetica Allegato Istituti scolastici Altri enti 4ºanno istituti altri enti studenti docenti Borghi Lidia Esperienze dimostrative e conferenze, visite di studenti ai laboratori universitari Si cerca di fornire agli studenti e ai docenti un panorama dei temi fondamentali su cui a Pavia sono in atto ricerche. Gli incontri saranno organizzati incontri in collaborazione con i colleghi dei corsi di Laurea in Matematica e in Chimica, ciascuno della durata di circa 2 ore. Tali attività saranno realizzate anche in collaborazione con il Centro di Orientamento (COR) dell di Pavia. "A.Volta" Pavia PV Nucleare e Teorica Pavia PV nell'attività: 10 nell'attività: 0 (11 of 16)25/08/

12 Attività Formazione degli insegnanti sulle nuove tecnologie per l'insegnamento della Fisica Collocazione temporale Referente attività Tipologia Parole chiave Biennale 3º+4º istituti altri enti studenti docenti Borghi Lidia Corsi di formazione per insegnanti Gli insegnanti lavorano a piccoli gruppi (2-3) con dispositivi MBL e software Data Studio. Usano inoltre data logger grafici portatili (da cui i Descrizione sintetica dati possono essere trasferiti su computer ed analizzati anche con Data Studio) per approfondire argomenti di meccanica, termologia ed elettromagnetismo. Allegato Istituti scolastici Liceo Classico Ugo Foscolo via Sacchi 15 Pavia PV Liceo Scientifico Taramelli via Mascheroni 51 Pavia PV Altri enti "A.Volta" Pavia PV nell'attività: 4 Nucleare e Teorica Pavia PV nell'attività: 0 (12 of 16)25/08/

13 Attività Stage presso il Dipartimento "A. Volta" 2008 e 2009 Collocazione temporale Referente attività Tipologia Parole chiave Biennale 3º+4º Carretta Pietro Stage istituti altri enti studenti docenti Gli studenti eseguiranno, sotto la supervisione di ricercatori e personale docente del Dipartimento di Fisica "A. Volta" dell' di Pavia, esperimenti che consentono di studiare le proprietà fisiche della materia. Inizialmente saranno illustrati esperimenti che consentono di comprendere alcune proprietà fondamentali dei semiconduttori e le loro potenzialità applicative nelle celle solari, diodi, laser, etc. Successivamente sarà illustrato il differente comportamento di materiali semiconduttori, metallici e superconduttori, per quanto attiene lle proprietà di trasporto. Saranno, infine, illustrate le proprietà magnetiche Descrizione sintetica dei materiali superconduttori e alcuni fenomeni ad esse legati, come la levitazione magnetica e, inoltre, sarà mostrato il funzionamento di dispositivi basati su questi materiali, come lo SQUID, e le loro applicazioni allo studio delle proprietà dei materiali. Verranno infine illustrate alcune strumentazioni di laboratorio come il calorimetro adiabatico, lo spettrometro micro-raman, spettrometri ottici e il microscopio a forza atomica. Infine, si prevede di fare visitare brevemente i laboratori di ricerca presenti presso la struttura, al fine di fornire una panoramica completa dell'attività di ricerca che viene condotta presso il Dipartimento. Allegato Istituti scolastici Liceo Scientifico Copernico via Verdi 23/25 Pavia PV Liceo Scientifico Omodeo Pavese, 4 Mortara PV Liceo Scientifico Taramelli via Mascheroni 51 Pavia PV Istituto Comprensivo "A. MASERATI" Mussini, 22 Voghera PV Istituto Tecnico Industriale A. VOLTA Via Giovanni XXIII, 9 Lodi LO Altri enti "A.Volta" Pavia PV nell'attività: 4 (13 of 16)25/08/

14 Attività Stage presso il Dipartimento di Fisica Nucleare e Teorica 2008 e 2009 Collocazione temporale Referente attività Tipologia Parole chiave Biennale 3º+4º Vitulo Paolo Stage istituti altri enti studenti docenti Dopo aver preso confidenza con le problematiche della ricerca e dopo aver acquisito gli strumenti adatti al percorso formativo in esame, gli Descrizione sintetica studenti, a stretto contatto con i ricercatori, eseguiranno misure con la radiazione corpuscolare (raggi cosmici, elettroni emessi da filamenti etc.). Queste misure saranno eseguite utilizzando alcuni tipici rivelatori della fisica nucleare come rivelatori a scintillazione e rivelatori a gas. Allegato Istituti scolastici Liceo Scientifico Copernico via Verdi 23/25 Pavia PV Istituto Comprensivo "A. MASERATI" Mussini, 22 Voghera PV Liceo Scientifico Taramelli via Mascheroni 51 Pavia PV Liceo Scientifico "L. G. FARAVELLI" Broni PV Liceo Scientifico Omodeo Pavese, 4 Mortara PV Altri enti Nucleare e Teorica Pavia PV nell'attività: 0 (14 of 16)25/08/

15 Attività Laboratorio sperimentale interattivo SemiSuper Collocazione temporale Referente attività Tipologia Parole chiave Descrizione sintetica Allegato Istituti scolastici Altri enti 4ºanno istituti altri enti studenti docenti Marabelli Franco Esperienze dimostrative e conferenze, visite di studenti ai laboratori universitari Analisi di esperimenti dal vivo che permettono di "toccare con mano" il fascino degli effetti quantistici nella materia e per illustrare il ruolo dei semiconduttori e dei superconduttori nelle tecnologie attuali (molte di uso quotidiano) e in quelle del prossimo futuro. "A.Volta" Pavia PV nell'attività: 10 (15 of 16)25/08/

16 Attività "Galileo ed il suo laboratorio" Collocazione temporale Referente attività Tipologia Parole chiave Descrizione sintetica Allegato Istituti scolastici Altri enti 4ºanno istituti altri enti studenti docenti Falomo Lidia Esperienze dimostrative e conferenze, visite di studenti ai laboratori universitari Alcuni studenti delle scuole secondarie di secondo grado saranno coinvolti nell illustrazione ai visitatori della mostra di alcune delle esperienze compiute da Galileo Galilei. "A.Volta" Pavia PV nell'attività: 10 (16 of 16)25/08/