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Laurea Magistrale in Matematica

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SPERIMENTAZIONI DI FISICA PER LA DIDATTICA - 6 CFU

Insegnante

Sandra Moretto

Periodo

I Anno - 1 Semestre | 04/10/2021 - 15/01/2022

Ore: 64 (32 laboratorio, 32 lezione)

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Prerequisiti

Conoscenze di base acquisite in corsi di fisica generale.

Conoscenze di base di fogli di calcolo.

Conoscenze e abilità da acquisire

Le conoscenze del corso mirano ad acquisire conoscenze nell'ambito della didattica laboratoriale nel campo della fisica.
Gli obiettivi sono quindi diversificati in obiettivi di laboratorio e obiettivi didattici e formativi.

- Obiettivi didattici e formativi nel campo delle conoscenze e delle competenze:
a)conoscere metodi di progettazione didattica( progettare per competenze, backward design,..)
b) conoscere metodologie didattiche (story teller, problem solving, ..)
c) progettazione ed analisi di progetti didattici

- Obiettivi di esercizio(all’uso degli strumenti e degli apparati di misura e alle procedure di misura e analisi dei dati):
1) capire lo strumento di misura e le sue caratteristiche (risoluzione, portata, “errore di zero”, scale, ecc.);
2) imparare a usare correttamente gli strumenti per ridurre gli errori sistematici e gli “sbagli” (es. errori di parallasse nella lettura, ecc.);
3) imparare a registrare correttamente i dati (cifre significative, incertezza, unità di misura) ;
4) Imparare a raccogliere i dati in tabelle e a rappresentarli in grafici che aiutino a interpretare i risultati (es. decidere gli intervalli per le classi di una distribuzione, le scale per gli assi di un grafico, l’organizzazione delle colonne di una tabella, ecc.)
5) imparare a tenere un registro di laboratorio: in cui tutte le misure fatte (anche quelle sbagliate!) vengono annotate in buon ordine, con indicazione della data, delle condizioni sperimentali e con tutti i commenti.

Obiettivo:
imparare a lavorare in gruppo;(non solo perché in molti casi non è possibile eseguire misure o predisporre l’apparato sperimentale da soli, ma anche per l’opportunità di scambiare idee, discutere, confrontarsi)

Modalità di esame

L'esame consiste di una parte scritta e di una orale.
La parte scritta prevede l'ideazione di un progetto didattico su un tema di fisica a scelta dello studente.
La parte orale sulla presentazione del progetto didattico presentato nella parte scritta.

Criteri di valutazione

L’espressione di un giudizio finale di competenza sarà classificato secondo tre grandi ambiti specifici: quello relativo ai risultati ottenuti nello svolgimento di un compito o nella realizzazione del prodotto(oggettivo); quello relativo alla percezione che lo studente ha del suo lavoro (soggettivo); quello relativo a come lo studente è giunto a conseguire tali risultati (intersoggettivo).
Le tre prospettive di analisi indicate richiedono strumentazioni differenti, da integrare e comporre in un disegno valutativo plurimo e articolato. Ciascuna di esse utilizzerà dispositive differenti per essere rilevata e compresa.
In particolare:
Dimensione oggettiva: svolgimenti di compiti operativi, come
1. compilazioni di schede e raccolte dati sugli esperimenti
2. Dimensione soggettiva: forme di autovalutazione, con strumenti quali domande, diari di bordo, questionari.
3. Dimensione intersoggettiva: protocolli di osservazione, commenti, interazioni tra pari

contenuti

Si affronteranno diversi nuclei tematici di fisica, per esempio:
• Studio del moto di un corpo su guida rettilinea: acquisizione on-line della distanza mediante sonar, grafici temporali della distanza, velocità ed accelerazione, studio dell'attrito, misura dell'accelerazione di gravità. Analisi degli errori.
• Ottica geometrica: leggi della riflessione e della rifrazione. Le proprietà delle lenti loro applicazione nella costruzione di un cannocchiale
• Esperimenti con le onde: generazione e propagazione di onde in un liquido. Misura della lunghezza d’onda. Riflessione e rifrazione di onde piane. Fenomeni di interferenza e diffrazione.
• Analisi delle caratteristiche ondulatorie della luce con esperimenti di diffrazione e interferenza con luce laser. Analisi di dati e confronti con il modello teorico.
• Conservazione e trasformazione dell’energia. Studio e analisi di fenomeni termici. Esperimenti relativi al I principio della termodinamica. Cambiamenti di stato.
• Fenomeni elettrici e magnetici. Campo magnetico generato da una corrente elettrica. Studio dell’induzione elettromagnetica.
• Metodologie didattiche e progettazione didattica.

Attività di apprendimento previste e metodologie di insegnamento

• Lezioni frontali
• Esperimenti dimostrativi
• Esperimenti per studiare/verificare una legge fisica.
Sono gli esperimenti che tipicamente si fanno in un laboratorio attrezzato. La legge fisica generalmente è già nota. Possono però essere svolti anche come introduzione o preparazione alla legge. Hanno valenze didattiche prevalenti per la misura, l’analisi dei dati, la formalizzazione a posteriori e per gli aspetti addestrativi in generale.
• Esperimenti dimostrativi.
Sono usati per attirare l’attenzione e stimolare la riflessione su una particolare fenomenologia, prima di iniziare la discussione dettagliata sull’argomento.
• Esperimenti di scoperta.
Sono esperimenti che hanno la caratteristica di stimolare l’interesse e la curiosità e quindi di trascinare a trovare spiegazioni, chiarendo così, generalmente a livello solo qualitativo, i concetti fisici coinvolti
• Esperimenti con oggetti o fenomeni della vita di tutti i giorni.
Partono dalla conoscenza e memoria di cose familiari e ben note, o che si crede di conoscere bene, e che si è abituati a descrivere con il linguaggio quotidiano. Aiutano a sviluppare il “pensiero critico” e il passaggio dal linguaggio quotidiano a quello scientifico.
• Uso del computer nel laboratorio di fisica.
Simulazioni: costruzione di vari tipi di simulazioni per osservare fenomeni altrimenti inaccessibili (troppo costosi, infattibili o pericolosi). Il computer può poi essere usato sia per l’analisi dei dati che per la raccolta on-line di dati di un esperimento, mediante opportuni sensori e interfacce di collegamento al computer. Sono utili in particolare per raccogliere dati che variano molto rapidamente o molto lentamente nel tempo

Eventuali indicazioni sui materiali di studio

Testi di riferimento