A. De Ambrosis P. Onorato , & P.Mascheretti, M.Malgieri, U.Besson
Department of Physics University of Pavia
I laboratori del Piano Lauree Scientifiche come
contesto di ricerca in didattica della fisica:
l'esperienza di Pavia.
XCIX Congresso Nazionale SIF
Trieste, 23-27 Settembre 2013
Può il PLS essere un contesto
di ricerca?
Il PLS, nato con l'obiettivo di migliorare il raccordo tra
scuola e università favorendo l'orientamento degli
studenti e la formazione degli insegnanti, nel corso degli
anni si è integrato nell'attività di ricerca del Gruppo di
Didattica della Fisica di Pavia costituendo uno stimolo
importante allo sviluppo di nuove linee di indagine. Si è
creata una sinergia che ha caratterizzato sia le attività
con gli studenti sia le attività con i docenti. Saranno
discussi alcuni esempi di laboratori, in particolare quello
sugli effetti termici della radiazione e l'effetto serra e
quello sulle forze magnetiche, come casi paradigmatici
di intreccio tra ricerca, attività di formazione e lavoro in
classe.
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Percorso sugli effetti termici della radiazione e l'effetto serra 2010/13
Sperimentazione che ha
coinvolto circa 400
studenti di scuola
superiore 20 insegnanti 2
tesisti 2 studenti di
Master
PLS 2007
2009
la proposta di
riferimento
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Rielaborazione e
produzione del
materiale didattico
2011-2012
Percorso sugli effetti termici della radiazione e l'effetto serra
2010 -2013
Prodotti di
ricerca in
didattica
Initial Planning:
la proposta di Evaluation
riferimento
Planning
Testing
Design
Besson U., Borghi L., De Ambrosis A. and Mascheretti P.
(2010) A three-dimensional approach and open source
structure for the design and experimentation of teaching
learning sequences, International Journal of Science Education
32, 1289–1313
Produzione
materiale
didattico
Implementation
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ESPERIMENTI: le basi fisiche dell’effetto serra
e il riscaldamento globale
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MODELLO: le basi fisiche dell’effetto serra e il riscaldamento globale
Costruire un modello
semplificato ma coerente
dell’effetto serra della Terra
e del riscaldamento globale
Un modello predittivo per studiare
l'effetto serra e il riscaldamento
globale
P Onorato , P Mascheretti and A De Ambrosis
“Home made” model to study the greenhouse
effect and global warming
2011 Eur. J. Phys. 32 363
Esempi di risposte degli studenti e analisi dei dati
QUALITATIVA
QUANTITATIVA
“If two objects at different temperatures are in contact
but are among their neighbors and in vacuum (for
example, on the moon or in space), what you think may
happen to their temperatures? Vary or remain constant?”
Students in the preTest typically write ”The
temperatures of the two objects will remain constant in
vacuum because the energy can not move because there
are no particles that allow conduction” (age 15) and ”
Heat is the kinetic energy of the particles of the body.
Once the body is placed in vacuum there are not particles
near the body to which "give" or "take" heat”.” or “ Heat
is able to radiate for a certain amount of space, but in
vacuum there are no particles in which to transmit the
motion of the particles, ie the heat” (age 16-17).
300
risposte
After the TLS students' responses change significantly
and among them we can distinguish the most imprinted
by learning (also formal laws of radiation: the bodies at
temperatures above 0 absolute emit electromagnetic
radiation that propagates even in vacuum) from those
that link the natural evidence of the phenomenon In my
opinion, a heat exchange can take place. This happens
because the radiation can propagate in vacuum: think
about the sun's heat which will be able to reach the
earth.
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Esempi di risposte degli studenti e analisi dei dati
Analisi delle
rappresentazioni
degli studenti
Studio della Knowledge
Integration basato sulla
Rash analysis
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Percorsi di
elettromagnetismo
2009 Una proposta di laboratorio PLS per
le classi quinte
2010 percorso dai circuiti all’induzione
Faraday’s law and magnetic damping: Quantitative experiments with MBL sensors
GIREP-ICPE-MPTL Conference 2010 Reims,
Fuoco sull’attrito
magnetico e l’induzione
2011 percorso dalla forza magnetica
all’induzione
Magnetic damping”: Integrating experimental and theoretical
analysis P.Onorato, and A.DeAmbrosis American Journal of
Physics 80, 27 (2012)
Fuoco sulla forza di Lorentz
e la fisica delle particelle
Particle tracks in a cloud chamber: historical
photos as a context for studying magnetic force
P.Onorato, A.DeAmbrosis Eur. J. Phys. 33, 1721
(2012).
2012 percorso dalla forza magnetica all’induzione
Fuoco sulla relazione
tra le forze
2013 verso la
superconduttività
How can magnetic force do work? Investigating the problem with
students P.Onorato, A.DeAmbrosis Physics Education in press (2013)
XCIX Congresso Nazionale SIF
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Percorsi di
elettromagnetismo
Esperimenti su
induzione e freno
magnetico
Magnetic damping”:
Integrating
experimental and
theoretical analysis
P.Onorato, and
A.DeAmbrosis
American Journal of
Physics 80, 27 (2012)
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Esperimenti
sulla forza sul
filo
How can magnetic force do work? Investigating the problem with
students P.Onorato, A.DeAmbrosis Physics Education in press (2013)
Percorsi di
elettromagnetismo
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Trieste, 23-27 Settembre 2013
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Particle tracks in a
cloud chamber:
historical photos as a
context for studying
magnetic force
P.Onorato,
A.DeAmbrosis Eur. J.
Phys. 33, 1721 (2012).
Percorsi di
elettromagnetismo
Risposte degli studenti e analisi dei dati
XCIX Congresso Nazionale SIF
Trieste, 23-27 Settembre 2013
Percorsi di
elettromagnetismo
verso la superconduttività
Pubblicazioni su riviste
internazionali
Relazioni a convegni
internazionali
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Trieste, 23-27 Settembre 2013
Pubblicazioni su riviste
internazionali
XCIX Congresso Nazionale SIF
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Occorre elaborare una attenta analisi
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Prima
sperimentazione
concettuale e ricostruzione
didattica
Trieste, 23-27 Settembre 2013
del’argomento.
Costruire una successione
di
L’introduzione
di un argomento complesso
esperimenti e di
osservazioni
teoriche,ricostruzione concettuale
richiede
una progressiva
cui costruire modelli
d su
il riscaldamento
globale esplicativi
sono temi complessi che coinvolgono molteplici proprietà e
dell’effetto
serra.successivi, studiando i vari fenomeni fisici implicati, e trattare
rocedere
per passi
the elaboration of a
teacher guide
explicating the
criteria of the
proposed path
re-structuring the teaching of thermal
phenomena and optics, and discussing
the energy balances in stationary
conditions of a system exposed to a
constant source of energy
the production of
materials for students
aimed at helping them
both in classroom
activities and in a deeper
reflection on the topic
new cycle of design and implementation of the
sequence, involving: the introduction of some
Besson Ugo, De Ambrosis Anna and Mascheretti Paolo (2010) Studying the physical basis of
activities concerning the teaching of basic energy
global warming: thermal effects
of the and
interaction
radiation and matter and greenhouse
concepts
thermalbetween
phenomena
effect. European Journal of Physics, 31 (2), 375-388.
Sequenze Didattiche: le basi fisiche dell’effetto serra e il riscaldamento globale
analisi concettuale e ricostruzione didattica del’argomento
Un approccio « tridimensionale »
per la progettazione di percorsi
d’insegnamento e
Analisi del contenuto
apprendimento (TLS).
scientifico, la sua
storia e le applicazioni
Trattamento usuale
nei manuali e nella
pratica scolastica
Besson U., Borghi L., De
Ambrosis A. and Mascheretti P.
(2010) A three-dimensional
approach and open source
structure for the design and
experimentation of teaching
learning sequences,
International Journal of Science
Education 32, 1289–1313.
Analisi della ricerca
didattica sull’argomento
(concezioni e TLS)
Progettazione e sperimentazione di
una TLS
Diffusione nel contesto
scolastico
Formazione
insegnanti