UNIVERSITÀ degli STUDI di CATANZARO “MAGNA GRAECIA”
FACOLTÀ DI MEDICINA E CHIRURGIA
Percorsi formativi per
l'insegnamento della Fisica nel
nuovo millennio
Ernesto Lamanna
Facoltà di Medicina e Chirurgia
Università Magna Graecia Cz
Gruppo Collegato INFN Cs
Il progetto PISA
Programme for International Student Assessment (PISA):
indagine internazionale promossa dall'Organizzazione per la
Cooperazione e lo Sviluppo Economico (OCSE) per accertare le
competenze dei quindicenni scolarizzati nelle aree della lettura,
della matematica e delle scienze.
Tre competenze scientifiche sono identificate e valutate in PISA 2006
• Individuare questioni di carattere scientifico
questa competenza richiede agli studenti di riconoscere quali questioni
possono essere affrontate in termini scientifici e quali siano le caratteristiche
dell’indagine scientifica
• Dare una spiegazione scientifica ai fenomeni
questa competenza richiede agli studenti di applicare le conoscenze
scientifiche a situazioni specifiche. Tale competenza comporta anche il saper
descrivere o interpretare scientificamente fenomeni e predire cambiamenti
• Usare prove basate su dati scientifici
questa competenza consiste nella capacità di interpretare dati raccolti
scientificamente a sostegno di affermazioni o di conclusioni
(ITALIA)
(2006)
Descrizione sintetica dei sei livelli di rendimento sulla scala di scienze
Livello
Che cosa sono in grado di fare gli studenti a ciascun livello
6
Sa individuare, spiegare e applicare in modo coerente conoscenze
scientifiche e conoscenza sulla scienza in una pluralità di situazioni di vita
complesse.
5
Sa individuare gli aspetti scientifici di molte situazioni di vita complesse,
sa applicare sia i concetti scientifici sia la conoscenza sulla scienza a tali
situazioni e sa anche mettere a confronto, scegliere e valutare prove
fondate su dati scientifici adeguate alle situazioni di vita reale.
4
Sa destreggiarsi in modo efficace con situazioni e problemi che
coinvolgono fenomeni esplicitamente descritti che gli richiedono di fare
inferenze sul ruolo della scienza e della tecnologia.
3
Sa individuare problemi scientifici descritti con chiarezza
in un numero limitato di contesti.
2
Possiede conoscenze scientifiche sufficienti a fornire possibili spiegazioni
in contesti familiari o a trarre conclusioni basandosi su indagini semplici.
1
Possiede conoscenze scientifiche tanto limitate da poter essere applicate
soltanto in poche situazioni a lui familiari . È in grado di esporre
spiegazioni di carattere scientifico che siano ovvie e procedano
direttamente dalle prove fornite.
Distribuzione degli studenti nella scala di scienze in Italia
Livello
Percentuale in Italia
Media OCSE
sotto il livello 1
7,3%
5,2%
al livello 1
18%
14,1
al livello 2
27,6%
24,0
al livello 3
27,4%
27,4
al livello 4
15,1%
20,3
al livello 5
4,2%
7,7
al livello 6
0,4%
1,3
Complessivamente, in Italia il 25,3% degli studenti si colloca al di
sotto del livello 2, che è stato individuato in PISA 2006 come il
livello al quale gli studenti dimostrano il livello base di
competenza scientifica in grado di consentire loro di confrontarsi
in modo efficace con situazioni in cui siano chiamate in causa
scienza e tecnologia (media OCSE 23,2).
Meno del 5% degli studenti si colloca nei due livelli più elevati
della scala complessiva di scienze (media OCSE 8,8).
Paesi con una percentuale
maggiore di studenti che si
colloca nei due livelli più alti
della scala complessiva di
scienze
Paesi con minore percentuale
di studenti sotto il livello 2
della scala complessiva di
scienze
Finlandia
20,9
Nuova Zelanda
17,6
Giappone
15,0
Australia
14,6
Canada
14,4
Paesi Bassi
13,2
Media Ocse
9.0
ITALIA
4.6
Finlandia
4,1
Estonia
7,7
Hong Kong
8,7
Corea
11,2
Australia
11,8
Taiwan
11,8
Paesi Bassi
13,0
Nuova Zelanda
13,7
Slovenia
13,9
Media Ocse
19.3
ITALIA
25.3
Italia - distribuzione specifiche di scienze
Competenze
Individuare questioni di
carattere scientifico
Dare una spiegazione
scientifica dei fenomeni
Usare prove basate su dati
scientifici
Sotto livello 2
Italia
Ocse
Livelli 5 e 6
Italia
Ocse
25,2%
18,7
4,9%
8,4
24,4%
19,6
6,0%
9,8
29,6%
22,0
6,0%
11,6
High Level
Group on
Science
Education:
Michel Rocard (Chair),
Peter Csermely,
Doris Jorde,
Dieter Lenzen,
Harriet WalbergHenriksson,
Valerie Hemmo
(Rapporteur)
EUROPEAN COMMISSION
Directorate-General for Research
Directorate L - Science,
Economy and Society
Unit L4 - Scientific Culture and Gender
Recommendation 1:
Because Europe’s future is at stake decisionmakers must demand action on improving science education from the bodies
responsible for implementing change at local, regional, national and European
Union level.
Recommendation 2: Improvements in science education
should be brought about through new forms of pedagogy:
the introduction of inquiry-based approaches in schools,
actions for teachers training to IBSE, and the development
of teachers’ networks should be actively promoted and
supported.
Recommendation 3: Specific attention should be given to raising the
participation of girls in key school science subjects and to increasing their selfconfidence in science.
Recommendation 4: Measures should be introduced to
promote the participation of cities and the local community
in the renewal of science education in collaborative actions
at the European level aimed at accelerating the pace of
change through the sharing of know-how.
Recommendation 5:
The articulation between national activities and
those funded at the European level must be improved and the opportunities for
enhanced support through the instruments of the Framework Programme and
the programmes in the area of education and culture to initiatives such as
Pollen and Sinus-Transfer should be created. The necessary level of support
offered under the Science in Society (SIS) part of the Seventh Framework
Programme for Research and Technological Development is estimated to be
around 60 million euros over the next 6 years.
Recommendation 6:
A European Science Education Advisory Board
involving representatives of all stakeholders, should be established and
supported by the European Commission within the Science in Society
framework.
This report is based on two seminars held in London in 2006 at the Nuffield
Foundation
Principali difficoltà e proposte di superamento
Difficoltà
Scientifiche
Utilizzare un sistema induttivo da
sostituire a quello deduttivo odierno;
L’approccio fisico deve essere quello che
semplifica l’analisi e la descrizione della
natura; Privilegiare la comprensione alla
descrizione rigorosa;
Disinteresse
• Selezionare eventi vissuti e strumenti
utilizzati quotidianamente;
• Contestualizzazione nei Corsi di Laurea;
Innovazione
Utilizzo strumenti multimediali;
Problemi in
Europa
Progetto con larga partnership Europea;
La metodologia di insegnamento della
Fisica nei Corsi di Laurea per Fisici non
può essere trasportata negli altri Corsi di
Laurea e nella formazione Secondaria
(come si fa attualmente)
L’approccio alla Fisica deve essere
individuato nel contesto della vita
quotidiana dello studente di Scuola
Secondaria o nelle tematiche specifiche
dei corsi di laurea a cui ci si rivolge;
INTRODUZIONE INNOVAZIONE
Approcci innovativi possono essere trovati su rete
Moltissimi su siti degli USA (MERLOT ….) [Merlot1; Merlot2; Hyperphysics]
Tanti anche in ITALIA (Uni Modena e Reggio Emilia …) [Mo-RE]
Esempi Comunicativi attraverso Animazioni
[Animazioni]
Si segue un percorso tradizionale. Manca una collezione
organica in cui le presentazioni mostrate sono preparate
seguendo l’obiettivo di fornire competenze (attraverso la
formazione) [ESEMPIO] [Barra]
Competenze principali da far acquisire
•
•
•
•
•
Individuare questioni di carattere scientifico (Fisica);
Dare una spiegazione scientifica ai fenomeni;
Usare prove basate su dati scientifici;
Individuare la Fisica nel proprio settore specialistico;
Conoscere elementi di fisica per comunicare efficacemente
nella vita professionale con gli esperti in Fisica;
Proposta Operativa
E. Fioravanti, E. Lamanna, G.V. Pallottino, S. Sidoretti, M. Vicentini, ……….
Costruzione di un data base contenente elementi per
realizzare Unità Didattiche;
Il contenitore includerà moduli che possono essere
scelti e connessi per produrre un elemento dell’Unità
Didattica;
Coesistenza di moduli diversi per la stessa tematica:
• connessi alla vita quotidiana (Scuola Secondaria), alla specificità
professionale (lauree);
• alcuni più qualitativi (Scuola Secondaria) , altri più quantitativi (lauree);
Costituzione di un network Europeo di docenti,
ricercatori, esperti in comunicazione, per: disegnarlo;
produrne il contenuto; testare gli elementi;
Suddivisione di un elemento didattico
Presentazione evento
vita quotidiana
settore specialistico
Analisi del processo
Identificazione meccanismi
descrittivi e di evoluzione
Introduzione Strumenti
Formulazione analitica
Verifica evoluzione del fenomeno
con gli strumenti introdotti
 Docenti e ricercatori possono inserire o
prelevare nel data base digitale moduli utili
alla preparazione di un elemento didattico;
Moduli per l’illustrazione di un evento;
 Raccolta di casi che fanno parte della vita
quotidiana dei giovani;
 Eventi nell’ambito della disciplina che
caratterizza lo specifico percorso universitario;
Moduli per l’analisi;
Moduli per descrivere e rappresentare l’evento;
 Approccio più qualitativo per le Scuole
Secondarie;
 Approccio più quantitativo per l’università;
Moduli per la verifica degli strumenti introdotti;
 Innovazione
attraverso
l’utilizzo di
strumenti
multimediali e
Hypertesti;
 Diffusione:
facilitata
dall’uso della
rete;
STRUMENTI
Filmati
Animazioni
Simulazioni
Illustrazioni
Testi
Steps Futuri
 Diffusione dell’idea in Italia;
 Raccolta adesioni e costituzione di un gruppo
organizzativo;
 Costruzione di una Partnership Istituzionale
(Università, Scuole, Istituti di Ricerca, ….);
 Diffusione in Europa;
 Conferenza/Workshop finalizzato all’allargamento
della Partnership e all’elaborazione del progetto;
 Presentazione del progetto alla Commissione
Europea;
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Video/Demo
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Categoria:Animazioni
Da "Fisica, onde Musica": un sito web su fisica delle onde, acustica degli
strumenti musicali, scale musicali, armonia e musica.
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monopolo.gif
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Ondalong.gif
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95.595 bytes
8array pi.gif
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rifrazione suono
inversione termica
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Ondatrasv.gif
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rifrazione suono normale
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Tubo e pistone.gif
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Immagine:Barra long fisso libero.gif
Da "Fisica, onde Musica": un sito web su fisica delle onde, acustica
degli strumenti musicali, scale musicali, armonia e musica.
Onda longitudinale in una barra modello
Dimensioni: 3 x 13 x 1 m
Ogni massa: 33.5 kg
Costanti elastiche: 5000 N/m
Coeff. attrito: 0 kg/s
Sollecitazione:
per 0 < t < 0.5 s
Gravità: assente
Autore: Carlo Andrea Rozzi
Licenza: Creative Commons by-nc-sa3.0
Dalla rete
http://fisicaondemusica.unimore.it/Immagine_Barra_long_fisso_libero.html#file
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Sistema di
lettura CD
Audio
Meccanismo
uditivo
umano
Segnali elettrici nel cuore
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Cellula
Nervosa
Many nerve cells are of the basic type illustrated above. Some kind of stimulus triggers an electric
discharge of the cell which is analogous to the discharge of a capacitor. This produces an electrical
pulse on the order of 50-70 millivolts called an action potential. The electrical impulse propagates
down the fiber-like extension of the nerve cell (the axon). The speed of transmission depends upon
the size of the fiber, but is on the order of tens of meters per second - not the speed of light
transmission that occurs with electrical signals on wires. Once the signal reaches the axon terminal
bundle, it may be transmitted to a neighboring nerve cell with the action of a chemical
neurotransmitter.
The dendrites serve as the stimulus receptors for the neuron, but they respond to a number of
different types of stimuli. The neurons in the optic nerve respond to electrical stimuli sent by the
cells of the retina. Other types of receptors respond to chemical neurotransmitters.
The cell body contains the necessary structures for keeping the neuron functional. That includes
the nucleus, mitochondria, and other organelles. Extending from the opposite side of the cell body
is the long tubular extension called the axon. Surrounding the axon is the myelin sheath, which
plays an important role in the rate of electrical transmission. At the terminal end of the axon is a
branched structure with ends called synaptic knobs. From this structure chemical signals can be
sent to neighboring neurons.
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