Docente

Marisa Michelini marisa.michelini@uniud.it

Crediti

9 CFU

Finalità

Il corso mira a formare le competenze previste dai descrittori di Dublino ed ispirati alle indicazioni nazionali per curriculum scientifico (2012) 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 dei bambini sui fenomeni quotidiani.
• Abituare alla riflessione metacognitiva sulla conoscenza scientifica per costruire una personale conoscenza concettuale e progettare proposte coerenti in termini educativi pupper 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 stategie 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 dell’infanzia e primaria.
• 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 concettauale della conoscenza in fisica per avvalersene in termini operativi.
• Affrontare tematiche necessarie a garantire competenza sui seguenti temi previsti nella normativa: misure e unità di misura; densità e principio di Archimede; la composizione atomica dei materiali; elementi di meccanica e meccanica celeste e astronomia; elementi di elettrostatica e circuiti elettrici; il calore e la temperatura; fenomenologie di termodinamica; il suono.

Programma

I caratteri della professionalità docente per l’educazione scientifica nella scuola primaria.
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.
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.
STRUTTURA DELLA MATERIA. Proprietà caratteristiche della materia ed indagine sulla struttura della materia. Esplorazione di proprietà della materia e loro impiego per identificare la struttura atomica dei materiali.
MOTO: sistema di riferimento, traiettoria e diagramma orario. Posizione, velocità ed accelerazione nei moti nello spazio bi- e tri-dimensionale. I grafici del moto. Il gioco di correre su una curva piana e la proiezione delle posizioni in direzioni ortogonali. Principio di composizione e scomposizione dei moti. Moto circolare uniforme e moto parabolico. Moto rettilineo uniforme e uniformemente accelerato. Moto del lancio e del rimbalzo di una pallina, dell’altalena e della giostra: analisi spazio - temporale con scomposizione del moto in due direzioni. Moto vario e suo studio a intervalli di tempo costante. Moti periodici. Molloni e altalene: moto oscillatorio. Moto armonico. Elaborazione e discussione di dati cinematici. Moti relativi. Accelerazione di Coriolis. LA DINAMICA. Forza come interazione. Il peso. L'interazione gravitazionale. Il rimbalzo di una pallina e le sue interazioni. Urto di due palline e interazioni. Principio d'inerzia e sistemi inerziali. Equilibrio statico e dinamico. Le leggi della dinamica. Tipi di forze. Forze attive e passive. Reazioni vincolari. Forze di attrito. Analisi dei casi: corpi appoggiati, in caduta libera, lanciati ed in discesa dal piano inclinato. Analisi delle forze agenti in un sistema e raccolta dati. Urti. Forze conservative. Lavoro. Energia meccanica e conservazione dell'energia meccanica.
STATI E PROCESSI TERMICI. Variabili di stato e stati termodinamici. Fasi della materia. Temperatura ed equilibrio termico. Sensazione termica ed interazioni termiche. Dagli scambi di calore alla natura del calore. 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. Qualità dell'energia ed entropia.
ASTRONOMIA. Astronomia di posizione. I sistemi diriferimento locale e globale. Dallo studio del moto del sole in un sistema azimutale al modello planetario in relazione ai fenomeni quotidiani, alle stagioni. Gnomoni, meridiane e calendari.
FLUIDI. Proprietà dei fluidi in equilibrio e principali applicazioni. Pressione. Principio di Pascal. Legge di Stevino. Galleggiamento e legge di Archimede.
SUONO. Sorgenti, fenomeni di propagazione e rivelazione del suono. Le onde e le onde sonore. Esplorazione di fenomeni sonori e musicali.
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. Proprietà magnetiche della materia. Interazioni magnetiche tra materiali diversi e linee di campo magnetico come descrittori delle proprietà magnetiche dello spazio.
OTTICA. Proprietà ottiche dei materiali. Sorgenti, fenomeni di propagazione e di rivelazione della luce. Luce e visione. Esplorazione di fenomeni di riflessione, rifrazione e diffrazione. L’energia trasportata dalla luce. Luce e colore. Natura della luce e modelli storici. Idee spontanee di interpretazione in ottica. Analisi dei fenomeni di propagazione: propagazione rettilinea, sovrapposizione, interazione luce -materia, riflessione e immagini singole e multiple, rifrazione e fenomeni quotidiani. Gli spettri. Ottica generalizzata.

Strumenti e metodi
L’approccio ai contenuti è di tipo fenomenologico esplorativo con focalizzazione su nuclei e nodi concettuali. Lezioni e compiti per attività di gruppo realizzeranno una integrazione del corso di Didattica della Fisica e del Laboratorio di Didattica della Fisica al fine di formare le seguenti competenze.
• Knowledge and Understanding (K&U). Conoscere:
o l’organizzazione concettuale dei principali ambiti della fisica (moto, fenomeni elettrici, magnetici, ottici fenomeni termici ecc.).
o le metodologie di indagine scientifica e i principali paradigmi didattici per l’insegnamento/apprendimento delle scienze empiriche (es. ciclo P.E.C.), acquisendo consapevolezza della centralità del concetto di “misura” nello sviluppo della conoscenza scientifica.
• Applying knowledge and understanding (AK&U). Saper:
 definire obiettivi generali e specifici dei percorsi di apprendimento progettati, articolando gli stessi in fasi correlate agli obiettivi, prevedendo il ruolo attivo degli alunni in attività di esplorazione sperimentale e concettuale.
o costruire percorsi di apprendimento per la scuola dell’infanzia e primaria, che siano coerenti con un processo di insegnamento/apprendimento a sviluppo verticale che realizza il passaggio da forme di conoscenza di senso comune e individuali a forme di conoscenza progressivamente formalizzate e condivise di tipo scientifico.
o allestire e condurre semplici esperimenti realizzabili con materiali di basso costo e facile reperibilità.
o progettare e mettere in campo strumenti e metodi di attività, di relativa analisi degli apprendimenti e di valutazione della dinamica concettuale messa in campo, oltre che degli esiti formativi.
• Making judgements (MJ). Essere in grado di valutare l’efficacia di un percorso didattico, mettendolo esplicitamente in rapporto alle “Indicazioni sul curriculum” per ciò che concerne lo sviluppo delle competenze.
• Communication skills (CS). Saper esporre con chiarezza:
o Le caratteristiche ed i risultati degli esperimenti svolti, utilizzando in particolare le più comuni rappresentazioni grafiche (istogrammi, aerogrammi ecc.).
o Le finalità di un percorso di apprendimento in ambito scientifico, evidenziando in particolare il ruolo dell’attività laboratoriale specifica.
• Learning skills (LS). Saper ricercare nella rete internet, e saper utilizzare, fonti di materiali documentali utili alla preparazione e conduzione di esperimenti didattici, con particolare riferimento a materiali multimediali. Saper utilizzare:
o fenomeni osservati mediante gli esperimenti per introdurre i concetti fisici di base.
o libri di testo di fisica della scuola secondaria per richiamare le principali conoscenze teoriche necessarie alla progettazione degli esperimenti didattici.

Bibliografia

Testi e schede didattiche del pacchetto: www.uniud.it/cird/Geiweb.
Testi e materiali consultabili nella pagina www.fisica.uniud.it/URDF/
Progetti IPS e PS2. Zanichelli, Bologna
A Ambrosini, M Caporaloni, M Ambrosini, La misura , Zanichelli
Michelini, M, Stefanel A, Stati e processi termici, Litho Stampa 2004.
Michelini M, Stefanel A, I fenomeni elettromagnetici, Litho Stampa, 2004.
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].
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].
Gigante S, Michelini M(2006), Fenomeni termici: una proposta didattica, Forum, Italy.
Michelini M, Toffolo A (2006), Fenomeni acustici: una proposta didattica, Forum, Italy
J J Schwab , L'insegnamento della scienza , Armando Armando Editore, Roma
C Swartz, Preludio alla fisica , Casa editrice Ambrosiana, Milano
Un testo di fisica generale per il biennio universitario.
M Vicentini, M Mayer, Didattica della Fisica , La Nuova Italia
A B Arons, Guida all'insegnamento della Fisica, Zanichelli, Bologna
Altri materiali di riferimento:
- 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 (reperibile al CIRD – 0432 558211)
- Sui giochi di ruolo: Michelini M, Mossenta A, Role play as a strategy to discuss spontaneous interpreting models of electric properties of matter: an informal educational model, Seiected papers on Girep Conference 2006, www.girep2006.nl, Amsterdam 2007
- 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
- Concetto di campo (nodi concettuali: Bradamante F, Michelini M, Stefanel A (2006), Learning problems related to the concept of field, in Frontiers of Fundamental Physics, B G Sidharth, F Honsell, A de Angelis eds., Springer, the Netherlands, p.36’7-3’79)
- Fenomeni elettrici. Michelini M, Mossenta A, The construction of a coherent interpretation of electrostatic interactions in the context of training teachers, Il nuovo Cimento (DOI 10.1393/ncb/i2008-10416-y), vol. 122 B, 6-7, 2007, p.797-812. L’articolo può essere chiesto al CIRD)
- Fenomeni magnetici. a) libretto reperibile in biblioteca FASF: Fedele B, Michelini M, Stefanel A (2006), Fenomeni magnetici ed elettromagnetici: una proposta didattica, Forum, Italy; b) articolo reperibile nel sito GIREP ed al CIRD: Guisasola J, Michelini M, Mossenta A, Viola R, Teaching electromagnetism: issues and changes, in Frontiers of Physics Education, Rajka Jurdana-Sepic et al eds., Girep-Epec book of selected contributions, Rijeka (CRO), 2008, p. 392-398 [ISBN 978-953-55066-1-4] p.58

Modalità d'esame

La valutazione della formazione si effettua su tre piani:
o Portfolio dei materiali sviluppati durante il corso, costituito da: 1) Quaderno dell'insegnante su tutti i temi delle lezioni, organizzato per ogni argomento nelle due parti concordate: S) Sapere dell'insegnante e F) Fare con i bambini; 2) Progettazione e Relazione sugli esiti di attività con i bambini; 3) Materiali prodotti nei compiti assegati durante il corso.
o Presentazione di un Progetto di percorso didattico a gruppi;
o Discussione orale e/o scritta dei contenuti trattati nel corso.

ORARIO DI RICEVIMENTO

L’ora successiva ad ogni lezione. Qualunque momento utile agli studenti previo accordo via e-mail.

e-mail: marisa.michelini@uniud.it