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Percorsi formativi per l'insegnamento della Fisica nel nuovo millennio Ernesto Lamanna Facoltà di Medicina e Chirurgia Università Magna Graecia Cz Gruppo.

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1 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 UNIVERSITÀ degli STUDI di CATANZARO MAGNA GRAECIA FACOLTÀ DI MEDICINA E CHIRURGIA

2 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 dellindagine 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 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.

3 (2006) (ITALIA)

4 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.

5 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). Distribuzione degli studenti nella scala di scienze in Italia LivelloPercentuale in ItaliaMedia OCSE sotto il livello 1 7,3% 5,2% al livello 118% 14,1 al livello 227,6% 24,0 al livello 327,4% 27,4 al livello 415,1% 20,3 al livello 54,2% 7,7 al livello 60,4% 1,3

6 Paesi con una percentuale maggiore di studenti che si colloca nei due livelli più alti della scala complessiva di scienze Finlandia20,9 Nuova Zelanda17,6 Giappone15,0 Australia14,6 Canada14,4 Paesi Bassi13,2 Media Ocse9.0 ITALIA4.6 Paesi con minore percentuale di studenti sotto il livello 2 della scala complessiva di scienze Finlandia4,1 Estonia7,7 Hong Kong8,7 Corea11,2 Australia11,8 Taiwan11,8 Paesi Bassi13,0 Nuova Zelanda13,7 Slovenia13,9 Media Ocse19.3 ITALIA25.3

7 Italia - distribuzione specifiche di scienze Competenze Sotto livello 2Livelli 5 e 6 ItaliaOcseItaliaOcse Individuare questioni di carattere scientifico 25,2% 18,74,9%8,4 Dare una spiegazione scientifica dei fenomeni 24,4% 19,66,0%9,8 Usare prove basate su dati scientifici 29,6%22,0 6,0%11,6

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11 High Level Group on Science Education: Michel Rocard (Chair), Peter Csermely, Doris Jorde, Dieter Lenzen, Harriet Walberg- Henriksson, Valerie Hemmo (Rapporteur) EUROPEAN COMMISSION Directorate-General for Research Directorate L - Science, Economy and Society Unit L4 - Scientific Culture and Gender

12 Recommendation 1: Because Europes future is at stake decision- makers 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 self- confidence 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.

13 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.

14 This report is based on two seminars held in London in 2006 at the Nuffield Foundation

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20 Utilizzo strumenti multimediali; Principali difficoltà e proposte di superamento Difficoltà Scientifiche Disinteresse Innovazione Utilizzare un sistema induttivo da sostituire a quello deduttivo odierno; Lapproccio fisico deve essere quello che semplifica lanalisi e la descrizione della natura; Privilegiare la comprensione alla descrizione rigorosa; Selezionare eventi vissuti e strumenti utilizzati quotidianamente; Contestualizzazione nei Corsi di Laurea; Problemi in Europa Progetto con larga partnership Europea;

21 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) Lapproccio 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;

22 Approcci innovativi possono essere trovati su rete Moltissimi su siti degli USA (MERLOT ….) [Merlot1; Merlot2; Hyperphysics](MERLOT ….)Merlot1Merlot2Hyperphysics Tanti anche in ITALIA (Uni Modena e Reggio Emilia …) [Mo-RE](Uni Modena e Reggio Emilia …) Mo-RE Si segue un percorso tradizionale. Manca una collezione organica in cui le presentazioni mostrate sono preparate seguendo lobiettivo di fornire competenze (attraverso la formazione) [ESEMPIO] [Barra] [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; Esempi Comunicativi attraverso AnimazioniEsempi Comunicativi attraverso Animazioni [Animazioni]Animazioni INTRODUZIONE INNOVAZIONE

23 Proposta Operativa 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 dellUnità 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; E. Fioravanti, E. Lamanna, G.V. Pallottino, S. Sidoretti, M. Vicentini, ……….

24 Presentazione evento Analisi del processo Identificazione meccanismi descrittivi e di evoluzione Introduzione Strumenti Formulazione analitica Verifica evoluzione del fenomeno con gli strumenti introdotti Suddivisione di un elemento didattico vita quotidiana settore specialistico

25 Docenti e ricercatori possono inserire o prelevare nel data base digitale moduli utili alla preparazione di un elemento didattico; Moduli per lillustrazione di un evento; Raccolta di casi che fanno parte della vita quotidiana dei giovani; Eventi nellambito della disciplina che caratterizza lo specifico percorso universitario; Moduli per lanalisi; Moduli per descrivere e rappresentare levento; Approccio più qualitativo per le Scuole Secondarie; Approccio più quantitativo per luniversità; Moduli per la verifica degli strumenti introdotti;

26 Innovazione attraverso lutilizzo di strumenti multimediali e Hypertesti; Diffusione: facilitata dalluso della rete; Filmati Animazioni Simulazioni Illustrazioni Testi STRUMENTI

27 Steps Futuri Diffusione dellidea 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 allallargamento della Partnership e allelaborazione del progetto; Presentazione del progetto alla Commissione Europea; Top

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38 Video/Demo Back

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40 Categoria:Animazioni Da "Fisica, onde Musica": un sito web su fisica delle onde, acustica degli strumenti musicali, scale musicali, armonia e musica. 2array.gif 2array.gif bytes 4array.gif 4array.gif bytes 8array pi.gif 8array pi.gif bytes 8array.gif 8array.gif bytes monopolo.gif monopolo.gif bytes quadrupolo.gif quadrupolo.gif bytes rifrazione suono inversione termica inversione termica bytes rifrazione suono normale rifrazione suono normale bytes Ondalong.gif Ondalong.gif bytes Ondatrasv.gif Ondatrasv.gif bytes Tubo e pistone.gif Tubo e pistone.gif bytes Back

41 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-sa- 3.0Creative Commons by-nc-sa- 3.0 Dalla rete Back

42 Sistema di lettura CD Audio

43 Meccanismo uditivo umano

44 Segnali elettrici nel cuore Back

45 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 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.discharge of a capacitoraction potentialchemical 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.mitochondria Cellula Nervosa Back


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