Progetti PID-SU 10-16 IDIFO5 – TID Responsabili: Marisa Michelini, Lorenzo Santi, Alberto Stefanel LACOMGEI Responsabile: Marisa Michelini 1 Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 Il progetto IDIFO5, nato come prosecuzione dei progetti IDIFO1-4 del PLS (2006/2013), si avvale dei risultati e materiali di ricerca didattica su: fisica del ‘900 (fisica quantistica, relativistica, statistica e della materia), fsica in contesto, contributo delle Tecnologie dell’Informazione e della Comunicazione (TIC) per l’apprendimento scientifico e l’orientamento formativo (Problem Solving per l’Orientamento Formativo disciplinare in fisica) per la formazione degli insegnanti e le attività di laboratorio sperimentale e didattico . Finanziato con fondi CIRD e altri enti, per il biennio 2014/2015, è stato proposto e accettato come progetto TID. cod Attività di sottoprogetto Referente/i 10.1 Mostra GEI - I ciclo - 250 esperimenti e Laboratori CLOE Convegno per insegnanti I ciclo Convegno per insegnanti II ciclo Masterclass IPPOG – INFN Laboratori Maturità Laboratori Fisica Moderna Masterclass FM: Diff. SC MQ Scuola Naz per Insegnanti sulla Fisica Moderna – SNFMI Scuola Estiva Nazionale per studenti SENS – FM URDF e AIF 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 10.9 URDF e Marisa Michelini Marisa Michelini Marina Cobal Alberto Stefanel Lorenzo Santi Alberto Stefanel e Marisa Michelini Marisa Michelini Marisa Michelini, Lorenzo Santi, Marisa Michelini 2 Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.1 . Mostra GEI e Laboratori CLOE La mancanza di fondi ha prodotto il vantaggio di aver realizzato l’iniziativa in collaborazione con l’Istituto Stringher di Udine (condiviso l’iniziativa: org, locali, cofinan, hostess in esercitazione per accoglienza e spuntini per bambini ed insegnanti. L’esposizione, seppur ridotta in tempi e dimensioni, è stata molto apprezzata dagli oltre 800 bambini, 60 insegnanti e genitori che hanno visitato GEI e svolto i laboratori CLOE. Attività VG - Visita Gei LC - Lab CLOE CLOE Fluidi CLOE Fen EM CLOE Circuiti el. e logici CLOE Moto sole CLOE Luce e Visione CLOE FT TOTALE VG+LC N turni 19 28 6 6 4 4 6 2 47 N stud 329 487 102 78 93 74 109 31 816 N classi 21 28 6 6 4 4 6 2 49 N scuole 18 20 4 5 3 3 4 1 38 N ins 30 30 7 6 4 5 6 2 60 Vi hanno attivamente operato 10 colleghi e tecnici ed è stata contesto di formazione 118 futuri insegnanti e studenti di scienze della formazione primaria. 3 Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.1 . Mostra GEI e Laboratori CLOE La mostra GEI coi suoi oltre 250 esperimenti «da fare e non solo da guardare», le sue esposizioni e i laboratori CLOE costituiscono un ambiente di apprendimento informale che: - Si integra con le attività curricolari nelle classi - Offre spunti per una didattica laboratoriale attiva (IBL) - Si propone come contesto di formazione insegnanti per esplorazioni concettuali, preparazione di esperimenti per la didattica di base, costruzione di percorsi di insegnamenti/apprendimento, osservazione di bambini in visita alla mostra o impegnati nei lab CLOE, conduzione dei bambini in mostra sulla base di protocolli di lavoro - E’ un contesto di ricerca sul ruolo dell’operatività nell’apprendimento scientifico 4 Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.2 . Convegno per insegnanti I ciclo 10.3 . Convegno per insegnanti II ciclo Realizzati con la collaborazione dell’Istituto Stringher di Udine, grazie all’intelligente attenzione alla formazione insegnanti della DS A. Zilli. - PID SU10.2 - L’EDUCAZIONE SCIENTIFICA NELLA SCUOLA PRIMARIA, convegno su due giornate per insegnanti di scuola del I ciclo, con relazioni generali di Marisa Michelini, Federico Corni, membro della commissione MIUR per le nuove linee guida e Nicolas De Camp del laboratorio di ricerca didattica di Parigi 7 e 16 esperienze di innovazione didattica da parte di altrettanti insegnanti, tutti di scuole diverse dell’infanzia, primaria, media. 150 docenti dei diversi ordini scolastici e ricercatori 5 120 docenti dei d Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.2 . Convegno per insegnanti I ciclo 10.3 . Convegno per insegnanti II ciclo PID 10.3 Convegni per gli insegnanti della scuola secondaria di secondo grado: 1) La FISICA QUANTISTICA NELLA SCUOLA, convegno e ciclo di conferenze di 2 giorni su Matematica e Fisica moderna per l’innovazione didattica (Gesche Pospiech, Dresden Technische Universität –D, e 4 ricercatori URDF-UNIUD) – 40 insegnanti. 2) I contenuti della ricerca scientifica come proposta per l’Innovazione didattica, lab. operativo e sperimentale sui cristalli liquidi (Mojca Cepic, Lubiana University) - 36 insegnanti 3) Il Personale coinvolgimento degli studenti in esperimenti e attenzione ai processi di apprendimento per l’Innovazione didattica, giornata di lavoro (Gorazd Planinsic, Università di Lubiana, resp. commissione europea EPS-PED; Eugenia Etkina, dir. Dep. of Learning and Teaching, Rutgers University, USA, AAPT Millikan Medal) – 60 ins-ric 4) Spettroscopia nel medio infrarosso: principi fisici ed applicazioni (Francesca Monti UNIVerona) -80 studenti dei corsi di Biotecnologie, Scie. E Tec. Alimentari, 20 doc univ 6 Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.4 . IPPOG MASTERCLASSESS – INFN realizzate in LACOMGEI I parte IPPOG “International MasterClass”, organizzate da CIRD e Sezione di Fisica del DCFA-UNIUD, nell’ambito del Progetto IDIFO5, in collaborazione con l’INFN (Resp. M Cobal): Scopo: dare a studenti motivati allo studio della fisica la possibilità di avvicinarsi al mondo della ricerca sperimentale in fisica delle particelle elementari. • Seminari introduttivi tenuti da ricercatori in fisica delle particelle • Simulazione, con l’ausilio di tutors e sw di ricerca, di analisi veri dati ATLAS, raccolti a LHC del CERN. • Videoconferenza con il CERN e gruppi di partecipanti in altre sedi, per discutere i risultati ottenuti, così come avviene nelle collaborazioni internazionali. Attività IPPOG MASTERCLASSESS sulle particelle elementari Data Sessioni Tot. ore N. Scuole coinvolte N Stud Classi N Doc 14-03-15 1 9 14 73 24 22 7 Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.4 . IPPOG MASTERCLASSESS – INFN realizzate in LACOMGEI I parte VALUTAZIONE Attività più motivanti per lo studio della fisica - attività di laboratorio (43) in quanto hanno permesso di «operare direttamente», «apprendere operando», usare il sw anche come «valore aggiunto» di intersezione fisica/informatica - presentazioni introduttive (32) e in particolare la presentazione dell’esperimento ATLAS al Cern e sul modello standard per la chiarezza espositiva, l’approfondimento, la "scoperta di cose prima non conosciute" e la trattazione di argomenti non trattati a scuola. - la videoconferenza (19) con il CERN e altre sedi, importante per condividere i risultati e avere conoscenza di come si fa ricerca 8 Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.5 . LABORATORI MATURIA’ (CLOE) e 10.6 Lab FM 10.7 MASTERCLASSESS SU MQ, SC, OTTICA FISICA realizzatI in LACOMGEI I parte Coinvolte 27 scuole di Udine, Pordenone, Tolmezzo, Spilimbergo, Gorizia, Treviso, Sacile, Pieve di Cadore Attività MASTERCALSSESS su Meccanica Quantistica, Ottica Fisica, Superconduttività LAB. MATURITA’ su Esp. di Fisica Moderna, Meccanica Quantistica, Superconduttività, Conduzione Elettrica nei Solidi Periodo Sessioni Tot. ore N. Scuole coinvolte N Stud Classi N Doc Apr-Mag 2015 4 34 6 79 15 7 Aprile 2015 4 16 7 91 18 11 9 Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.5 . LABORATORI MATURIA’ (CLOE) e 10.6 Lab FM 10.7 MASTERCLASSESS SU MQ, SC, OTTICA FISICA realizzati in LACOMGEI I parte Attività per studenti degli ultimi due anni della SSS. Approfondimenti in laboratori concettuali di esplorazione operativa (CLOE) offerti come opportunità per approfondimenti in vista dell’ESC, su esperimenti avanzati e sulla fisica moderna con attività che si possono articolare in percorsi di diversa durata 2-6 ore pomeridiane, su: A) Fenomeni ottici e in particolare di ottica ondulatoria (diffrazione, polarizzazione della luce…) B) fisica quantistica C) Superconduttività D) Esperimenti di fisica avanzata. 10 Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.5 . LABORATORI MATURIA’ (CLOE) e 10.6 Lab FM 10.7 MASTERCLASSESS SU MQ, SC, OTTICA FISICA realizzatI in LACOMGEI I parte Laboratori Maturità Data ore Scuole coinvolte N Studenti Classe N Doc Conduzione elettrica nei solidi: un percorso concettuale basato su esperimenti Misure di resistività in funzione della temperatura di superconduttori, metalli e semiconduttori e di coefficiente Hall per metalli e semiconduttori Fisica quantistica: un approccio ai concetti fondanti della meccanica quantistica nel contesto della polarizzazione della luce Lab. Maturità: Superconduttività: dall’esplorazione delle proprietà di conduzione elettrica e magnetiche alla costruzione di modelli fenomenologici 09/04/2015 4 ITIS "M. Plank" Villorba di TV 30 3 14/04/2015 4 LS Copernico UD 10 4AEE-4BEE4BII-3AEE3CII-4AII-5CEA 5N LS Diacono Civilae (UD) 1 5B TOTALI 4 3 16/04/2015 4 "LS ""E. Vendramini"" (PN) LS Grigoletti PN LS Copernico UD 7 7 4 5A 5A 5B-5C 1 1 30/04/2015 4 "LS ""E. Vendramini"" (PN) LS Grigoletti PN 7 7 5BO 4D 1 1 LS Copernico UD 4 5B-5C ISIS Percoto 14 5CL 1 6 91 18 11 16 11 Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.5 . LABORATORI MATURIA’ (CLOE) e 10.6 Lab FM 10.7 MASTERCLASSESS SU MQ, SC, OTTICA FISICA realizzati in LACOMGEI I parte VALUTAZIONE: attività in cui ritengo di aver imparato di più Lab SC LAB. CONDUZIONE ELETTRICA NEI SOLIDI. Attività più interessante LAB FISICA QUANTISTICA L’esplorazione sperimentale e la sua connessione con la teoria è stato da tutti indicato come l’aspetto più interessante del laboratorio 12 Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.5 . LABORATORI MATURIA’ (CLOE) e 10.6 Lab FM 10.7 MASTERCLASSESS SU MQ, SC, OTTICA FISICA realizzati in LACOMGEI I parte MasterClassess su MQ-SC-OF, per studenti del triennio superiore: eventi formativi in collaborazione con le scuole per l’attuazione di una didattica laboratoriale su percorsi di apprendimento basati sulla ricerca Scopo: dare agli studenti interessati allo studio della fisica e della fisica moderna in particolare, la possibilità di: - affrontare in modo attivo, come sfide ludiche e di problem solving, temi della fisica particolarmente interessanti per la propria formazione culturale, le future scelte di studio/lavoro, ESC - misurarsi con le metodologie proprie della fisica - Esplorare temi fino ad ora poco frequentati nei corsi di studio secondari, come: • Fondamenti concettuali della meccanica quantistica • Fenomenologia e modelli della superconduttività • Studio dei fenomeni di ottica fisica (diffrazione e polarizzazione ottica) con sensori collegati in linea con l’elaboratore e sw di simulazione Attività di full-immersiopn di una intera giornata progettate e condotte da ricercatori dell’URDF presso i laboratori di Fisica: - breve panoramica della problematica che si intende esplorare - Attività laboratoriali a gruppi, con schede tutorial basate sul metodo IBL - Problem solving nel laboratorio sperimentale - PS nel laboratorio virtuale di simulazioni basate su modelli. 13 Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.5 . LABORATORI MATURIA’ (CLOE) e 10.6 Lab FM 10.7 MASTERCLASSESS SU MQ, SC, OTTICA FISICA realizzati in LACOMGEI I parte Coinvolte scuole di Udine, Pordenone, Spilimbergo, Gorizia, Treviso, Sacile, Pieve di Cadore Attività MASTERCALSSESS su Meccanica quantistica MASTERCALSSESS su Ottica fisica MASTERCALSSESS su Ottica fisica MASTERCALSSESS su Superconduttività Date Tot. ore N. Scuole coinvolte N Stud 17-04-15 9 4 46 7 5 23-04-15 9 1 18 3 3 05-05-15 6 1 24 2 3 24-04-15 9 3 8 6 3 Classi N Doc 14 Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.5 . LABORATORI MATURIA’ (CLOE) e 10.6 Lab FM 10.7 MASTERCLASSESS SU MQ, SC, OTTICA FISICA realizzati in LACOMGEI I parte VALUTAZIONE: Attività in cui ritengo di aver imparato di più Masterclass Meccanica quantistica Motivazioni: Chiarezza espositiva docente; tema (MQ) non trattato a scuola; “Sono riuscito a capire concetti che nei libri divulgativi a volte sono spiegati superficialmente”; “il fatto di aver verificato con la simulazione”; “L’analisi del comportamento dei fotoni”. Aspetto più motivante per lo studio della fisica: collegamento tra esperimento e teoria (“Teoria sempre collegata alla sperimentazione”). Attività più interessante 15 Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.5 . LABORATORI MATURIA’ (CLOE) e 10.6 Lab FM 10.7 MASTERCLASSESS SU MQ, SC, OTTICA FISICA realizzati in LACOMGEI I parte VALUTAZIONE: Attività in cui ritengo di aver imparato di più Masterclass Ottica Fisica Attività più interessante Aspetti che hanno motivato allo studio della fisica: A) 60% - attività sperimentali B) Introduzione sulla diffrazione (32%) C) Riflessione sulla natura della luce (8%). 16 Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 Attività laboratoriali nel contesto di Energia in Gioco 2014 (Comune di Udine e Ludoteca) 1. Laboratori CLOE sull’energia per la scuola di base (74 studenti di 3 classi e 3 insegnanti SM P.zza Garibaldi) 2. Laboratori: I laboratori “Giochi, semplici esperimenti e misure con sensori on-line per costruire il concetto di energia” (4 classi, 96 studenti, 3 docenti degli Istituti Liceo Scientifico Tecnologico e Istituto Tecnico Industriale Arturo Malignani di Udine) 3. Laboratorio per studenti del corso di Scienze della formazione primaria su percorsi didattici sul concetto di energia (57 studenti CdS SciForm) Laboratori di ESPLORAZIONE SPERIMENTALE con SENSORI ON-LINE su: - Superconduttività - Diffrazione della luce - Stati e processi Termici Organizzati nell’ambito dell’ Open Uniud Student day 2015 (6-7 febbraio 2015, salone dello studente 2015), attività di 30/60 minuti per un totale di 6 h di attività. Hanno partecipato complessivamente: 60 studenti, di 15 scuole diverse, 10 insegnanti. 17 Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.8 . Scuola nazionale per insegnanti sulla fisica moderna e la didattica laboratoriale 161 domande di insegnanti di tutta Italia 58 selezionati per partecipare (28 a proprie spese) Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.8 . Scuola nazionale per insegnanti sulla fisica moderna e la didattica laboratoriale Il progetto della scuola si basa sull’equilibrata integrazione di: - modelli formativi insegnanti di tipo metaculturale, esperienziale e situato - formazione ai contenuti e alla loro didattica, per la costruzione di competenze pedagogiche del contenuto secondo il modello del PCK di Shulman (1987). - - laboratorio didattico e lavori di gruppo di analisi proposte didattiche basate sulla ricerca su MQ, EM e SC, M-E e loro materiali (tutorial) laboratorio sperimentale con approccio esperienziale discussione su nodi concettuali e problemi apprendimento degli studenti laboratorio di progettazione seminari formativi gare. Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.8 . Scuola nazionale per insegnanti sulla fisica moderna e la didattica laboratoriale Attività di laboratorio sperimentale: - Diffrazione ottica. Acquisizione con sensori collegati in linea con l’elaboratore della distribuzione di intensità luminosa prodotta su uno schermo da fenditure, analisi dei dati e discussione delle leggi fenomenologiche caratteristiche - Polarizzazione. Introduzione operativa alla polarizzazione come proprietà della luce e suo ruolo per comprendere lo stato quantico e le basi della meccanica quantistica - Conduzione elettrica nei solidi: un percorso concettuale basato su esperimenti. - Misura della velocità della luce - Misura della resistività in funzione della temperatura di superconduttori, metalli e semiconduttori - Induzione elettromagnetica nella fisica classica e moderna. Collana di esperimenti e misure - Effetto Hall. Misura della costante di Hall per materiali diversi - Fenomenologia della superconduttività: effetto Meissner e pinning, collana di esperimenti e problem solving sperimentali sulla superconduttività - Esperimento di Frank e Hertz. Misura delle energie di transizione atomica del mercurio - Effetto Ramsauer. Valutazione delle dimensioni di un atomo di Xenon a partire da effetti quantistici sull’interazione atomo-fascio di elettroni Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.8 . Scuola nazionale per insegnanti sulla fisica moderna e la didattica laboratoriale Tutte le attività sono state monitorate e valutate con diversi strumenti: - schede di lavoro compilate dai docenti nei laboratori di tipo esperienziale e sperimentale - questionari PCK - brevi relazioni individuali di sintesi - presentazioni fatte dai partecipanti - materiali e proposte progettate. - Scheda di monitoraggio delle attività Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.8 . Scuola nazionale per insegnanti sulla fisica moderna e la didattica laboratoriale Materiali forniti su supporto cartaceo ed elettronico: - materiali per formazione insegnanti IDIFO http://www.fisica.uniud.it/URDF/laurea/materiali/index.htm - documentazioni informative sulla scuola e le sue attività - opuscoli con percorsi di apprendimento - dispense con schede stimolo PEC - presentazione attività sperimentali - schede operative - schede studente - illustrazioni dei percorsi in forma di schede - sintetici libretti di studio sui temi trattati. Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.9 . Scuola Estiva Nazionale per studenti SENS – FM realizzata nell’ambito di LACOMGEI I Parte http://www.fisica.uniud.it/URDF/laurea/idifo5/SENS-FM2015.html. 253 domande di studenti delle scuole superiori di tutta Italia 246 ammesse a selezione 40 studenti selezionati (5 F + 35 M), provenienti da 15 regioni. 20 di 17 anni e 20 di 18 anni. Regione Domande Ammessi 25 8 ABRUZZO BASILICATA 16 1 CAMPANIA 32 1 2 CALABRIA 12 4 EMILIA R. FRIULI VG 21 6 30 2 LAZIO LIGURIA 4 LOMBARDIA 20 2 9 1 MARCHE 5 1 MOLISE PIEMONTE 13 1 13 2 PUGLIA 1 SARDEGNA 16 5 SICILIA 1 TOSCANA TRENTINO A. A. 3 1 10 3 UMBRIA VENETO 20 2 Totali 253 40 Organizzazione: Unità di Ricerca in Didattica della Fisica- DCFA e CIRD UNIUD in collaborazione con: - Scuola Superiore dell’Università di Udine - Università di Trieste - MIUR - Realtà di ricerca in fisica, come l’INFN, l’Area di Ricerca Science Park, l’International Center for Theoretical Physics (ICTP), Elettra - Sincrotrone Trieste S.C.p.A. 23 Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.9 . Scuola Estiva Nazionale per studenti SENS – FM realizzata nell’ambito di LACOMGEI I Parte Modello attuativo della Scuola Estiva Nazionale per studenti SENS – FM –Udine 2015 60 ore (6 cfu) di attività: 1) Laboratori didattici esplorativi 32% 2) Laboratorio sperimentale 17% 3-4) Laboratori di calcolo e matematica 11% 5) Gare e preparazione, svolgimento relazioni e prove finali 16% 6) Seminari formativi di esperti 9% 7) Visite 16%. 24 Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.9 . Scuola Estiva Nazionale per studenti SENS – FM realizzata nell’ambito di LACOMGEI I Parte VALUTAZIONE: Sono state fatte diverse valutazioni: CINECA, MIUR, esperti e test. Elaborazione da dati monitoraggio CINECA 25 Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.9 . Scuola Estiva Nazionale per studenti SENS – FM realizzata nell’ambito di LACOMGEI I Parte VALUTAZIONE: Sono state fatte diverse valutazioni: CINECA, MIUR, esperti e test. Coeff. Correlazione 0,90 26 Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.9 . Scuola Estiva Nazionale per studenti SENS – FM realizzata nell’ambito di LACOMGEI I Parte VALUTAZIONE: Sono state fatte diverse valutazioni: CINECA, MIUR, esperti e test. Coeff. Correlazione -0,06 27 Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.9 . Scuola Estiva Nazionale per studenti SENS – FM realizzata nell’ambito di LACOMGEI I Parte VALUTAZIONE: Sono state fatte diverse valutazioni: CINECA, MIUR, esperti e test. 28 Prog. PIDSU 10 - IDIFO5 10.9 . Scuola Estiva Nazionale per studenti SENS – FM realizzata nell’ambito di LACOMGEI I Parte VALUTAZIONE: Sono state fatte diverse valutazioni: CINECA, MIUR, esperti e test. Commenti Liberi. - “La scuola si è rivelata coinvolgente e tanto più interessante dal momento che trattava argomenti nuovi” - “Sono molto soddisfatto dell'esperienza vissuta, sia perché ho avuto modo di approfondire le mie conoscenze in materia, sia perché ho conosciuto numerose persone interessati” - “L'esperienza vissuta a Udine è stata molto positiva sotto diversi aspetti: sicuramente ho ampliato le mie conoscenze e valutato le diverse ipotesi per il mio futuro, tra cui anche la fisica” - “Credo che questo metodo di esplorazione sperimentale è molto stimolante e quindi dovrebbe essere diffuso nelle scuole secondarie” 29 Prog. PIDSU 16 – LACOMGEI (II PARTE) Progetto LACOMGEi (progetto tra i 5% di progetti finanziati su ex L6/2000 per progetti di diffusione cultura scientifica) Masterclass MQ – 26/11/15 (30 stud) Masterclass SC – 27/11/15 (40 stud) Masterclass FO – 30/11/15 (90 stud) Lab FO 12/01/16 e 19/01/16 Lab Conduzione 21/01/16 Esp. FA 26 e 18/01/16 ; 02 e 02/02/16 Esposizione mostra GEI 13-21 novembre 2015 - Oltre 700 bambini - 24 scuole - 30 insegnanti 30