G. Mendella, La fisica moderna nella scuola della riforma

Intervento al Seminario L'insegnamento della Fisica Moderna a Scuola - Università degli Studi Federico II - Napoli 16.04.2013

Transcript

1. LA FISICA NEI NUOVI ORDINAMENTI la fisica moderna nella scuola della riforma Giovanna Mendella Liceo Scientifico “G.Mercalli” - Napoli
2. La riforma della scuola secondaria superiore Regolamenti emanati dal Presidente della Repubblica in data 15 marzo 2010 Nuovo impianto organizzativo a partire dall’a.s. 2010/’11 I nuovi licei 1. Liceo artistico 2. Liceo classico 3. Liceo linguistico 4. Liceo musicale e coreutico 5. Liceo scientifico / Liceo scientifico opzione scienze applicate 6. Liceo delle scienze umane / Liceo delle scienze umane opzione economico-sociale I nuovi istituti tecnici Istituti tecnici per il settore economico (2 indirizzi) Istituti tecnici per il settore tecnologico (9 indirizzi) I nuovi istituti professionali Istituti professionali per il settore dei servizi (4 indirizzi) Istituti professionali per il settore industria e artigianato (2 indirizzi)
3. La fisica nei nuovi ordinamenti quanto tempo ? nei nuovi istituti professionali: 2 ore settimanali solo in prima oppure solo nel primo biennio nei nuovi istituti tecnici: 2 ore settimanali solo in prima (indirizzi economici) 3 ore settimanali solo nel primo biennio (indirizzi tecnologici) nei nuovi licei: 2 ore settimanali nel primo biennio + + 3 ore settimanali nel secondo biennio e quinto anno (scientifico) 2 ore settimanali solo nel secondo biennio e quinto anno (tutti gli altri licei)
4. La fisica nei nuovi ordinamenti prima e dopo nei licei
5. La fisica nei nuovi ordinamenti quale fisica ? nei professionali e nei tecnici (solo primo biennio)  temi “classici”  attività di laboratorio  nei tecnici ad indirizzo tecnologico applicazioni negli anni successivi
6. La fisica nei nuovi ordinamenti quale fisica ? nei professionali e nei tecnici: qualche osservazione critica Documento SIF – AIF al Capo Dipartimento dell'Istruzione e al Direttore Generale per gli Ordinamenti Scolastici in merito ai Regolamenti scolastici dei Licei, degli Istituti Tecnici e degli Istituti Professionali (10.9.2009)  la fisica è cultura di base - a differenza della tecnologia che ne rappresenta il settore applicativo - e per tutti coloro che vorranno dedicarsi all‟approfondimento degli studi scientifici o tecnici fornisce un patrimonio di conoscenze, abilità e competenze necessarie e non sostituibili  favorisce lo sviluppo di capacità intellettuali, in una combinazione tra formulazione teorica, modellazione matematica, riferimento a principi e leggi generali e confronto continuo con l‟esperimento e l‟analisi dei dati osservativi, tipica di questa disciplina e soltanto parzialmente esplorata dalle altre scienze sperimentali un adeguato percorso di apprendimento perché lo studio sia culturalmente significativo richiede che, dopo una fase iniziale incentrata sull‟osservazione dei fenomeni e accompagnata da una sistemazione concettuale preliminare, lo studente possa apprezzare, anche con un formalismo matematico più avanzato rispetto alla prima fase, gli elementi fondanti della teoria in una seconda fase di apprendimento
7. La fisica nei nuovi ordinamenti quale fisica ? nei professionali e nei tecnici: qualche osservazione critica Documento SIF – AIF (10.9.2009)  non compare quasi mai esplicitamente la distinzione tra ore di lezione frontale e ore di laboratorio  negli Istituti Tecnici non si può parlare di potenziamento, l‟orario a disposizione diminuisce rispetto all‟ordinamento precedente  il ricorso alle “scienze integrate” non è percorribile senza un‟adeguata preparazione iniziale degli insegnanti. Appello di A.I.F., ANISN e DD/SCI In difesa dell'educazione scientifica (23.9.2009)  notevole diminuzione delle ore di scienze sperimentali in quasi tutti gli indirizzi previsti dai nuovi ordinamenti  nei bienni degli istituti tecnici e professionali, il tempo per il laboratorio è dimezzato e ridotto ad un ruolo marginale
8. La fisica nei nuovi ordinamenti quale fisica ? nei licei non scientifici (solo triennio)  temi “classici”  laboratorio “… La dimensione sperimentale potrà essere ulteriormente approfondita con attività da svolgersi non solo nel laboratorio didattico della scuola, ma anche presso laboratori di Università ed enti di ricerca, aderendo a progetti di orientamento …”  approfondimenti di fisica moderna “… È auspicabile che lo studente possa affrontare percorsi di fisica del XX secolo, relativi al microcosmo e/o al macrocosmo, accostando le problematiche che storicamente hanno portato ai nuovi concetti di spazio e tempo, massa e energia ...”
9. La fisica nei nuovi ordinamenti quale fisica ? nei licei scientifici (biennio + triennio)  temi “classici” • distribuiti nei 5 anni non ciclicamente  laboratorio • ruolo centrale sottolineato soprattutto nell’opzione scienze applicate • nell’ultimo anno anche laboratori di università e centri di ricerca  presenza significativa della fisica moderna
10. La fisica nei nuovi ordinamenti quale fisica ? nei licei: qualche osservazione critica Documento SIF – AIF (10.9.2009)  in tutti i Licei – eccetto lo Scientifico – non è stato introdotto alcun elemento di fisica nel primo biennio: saltare l‟una o l‟altra delle due fasi rischia di inficiare il traguardo formativo che ci si prefigge  circa il 60% delle scuole è coinvolto in progetti di sperimentazione, indirizzo scientifico-tecnologico Brocca, PNI e altre sperimentazioni rivolte a potenziare l‟insegnamento/apprendimento scientifico: diversi aspetti dell‟offerta scolastica realizzata con successo in queste sperimentazioni non vengono ripresi nei nuovi schemi  nella maggioranza dei Licei, il potenziamento o non c‟è o è appena sufficiente, come nel caso del solo Liceo Scientifico, ma il Liceo Scientifico è carente per il laboratorio, in contrasto con quanto affermato nei Profili specifici
11. La fisica nei nuovi ordinamenti quale fisica ? nei licei: qualche osservazione critica raccordo con indicazioni per la matematica raccordo con indicazioni per le scienze laboratorio fisica moderna … riflettiamo sulla sfida della fisica moderna
12. La fisica moderna nella scuola della riforma quale fisica ? La fisica moderna nei licei scientifici “… Il percorso didattico comprenderà le conoscenze sviluppate nel XX secolo relative al microcosmo e al macrocosmo, accostando le problematiche che storicamente hanno portato ai nuovi concetti di spazio e tempo, massa ed energia (…). Lo studio della teoria della relatività ristretta di Einstein porterà lo studente a confrontarsi con la simultaneità degli eventi, la dilatazione dei tempi e la contrazione delle lunghezze; l‟aver affrontato l‟equivalenza massa-energia gli permetterà di sviluppare un‟interpretazione energetica dei fenomeni nucleari (radioattività, fissione, fusione) …”
13. La fisica moderna nella scuola della riforma quale fisica ? La fisica moderna nei licei scientifici “… L‟affermarsi del modello del quanto di luce potrà essere introdotto attraverso lo studio della radiazione termica e dell‟ipotesi di Planck (affrontati anche solo in modo qualitativo), e sarà sviluppato da un lato con lo studio dell‟effetto fotoelettrico e della sua interpretazione da parte di Einstein, e dall‟altro lato con la discussione delle teorie e dei risultati sperimentali che evidenziano la presenza di livelli energetici discreti nell‟atomo. L‟evidenza sperimentale della natura ondulatoria della materia, postulata da De Broglie, ed il principio di indeterminazione potrebbero concludere il percorso in modo significativo …”
14. La fisica moderna nella scuola della riforma quale fisica ? La fisica moderna nei licei scientifici “… lo studente potrà approfondire tematiche di suo interesse, accostandosi alle scoperte più recenti della fisica (per esempio nel campo dell‟astrofisica e della cosmologia, o nel campo della fisica delle particelle) o approfondendo i rapporti tra scienza e tecnologia (per esempio la tematica dell‟energia nucleare, per acquisire i termini scientifici utili ad accostare criticamente il dibattito attuale, o dei semiconduttori, per comprendere le tecnologie più attuali anche in relazione a ricadute sul problema delle risorse energetiche, o delle micro- e nano-tecnologie per lo sviluppo di nuovi materiali).”
15. La fisica moderna nella scuola della riforma PRO i docenti universitari:  perché i giovani devono rimanere all'oscuro dello sviluppo delle idee e degli esperimenti della fisica moderna?  come si può giustificare il non occuparsi di quella parte della disciplina fisica che tratta della quasi totalità della tecnologia (e quindi del mondo) che ci circonda?  bisogna mettere i futuri cittadini in grado di meglio orientarsi tra le questioni più attuali e renderli più coscienti delle scelte che potrebbero essere chiamati a fare i docenti delle scuole:  stessi motivi a favore espressi dai docenti universitari, in particolare: interesse e rilevanza culturale, applicazioni tecnologiche  l'interesse che la fisica moderna può suscitare è motivante nell’apprendimento  i temi di fisica moderna si inseriscono bene nello studio delle discipline nell’ultimo anno e spesso sono inseriti autonomamente dagli stessi ragazzi nelle tesine d’esame
16. La fisica moderna nella scuola della riforma CONTRO i docenti universitari: … la fisica ha goduto finora di scarsa considerazione nella formazione scolastica... … i ragazzi arrivano all‟università privi della conoscenza dei concetti più elementari, perché la fisica classica viene insegnata superficialmente … … l‟insegnamento della Matematica e della Fisica nella scuola attuale è demoralizzante e demotivante ... … sarebbe già tanto se si insegnassero le basi della fisica, andrebbero ben digeriti i concetti di base della fisica classica, piuttosto che ampliare i programmi esistenti … … su quali basi si potrebbe fondare l'insegnamento della fisica moderna?... … dove sono gli insegnanti in grado di insegnare la fisica moderna? …
17. La fisica moderna nella scuola della riforma CONTRO i docenti delle scuole:  eccessivo ampliamento dei programmi, testi inadeguati, mancanza di tempo …  argomenti complessi, rischio di ritrovarsi con studenti ancora più spaventati dalla difficoltà della fisica ...  insicurezza : come insegnare qualcosa che non si conosce o che non si conosce adeguatamente? E con quali strumenti matematici ?  come trovare gli strumenti didattici opportuni ed efficaci per un insegnamento che non diventi puro nozionismo?
18. La fisica moderna nella scuola della riforma cosa fare?  ci sono diverse iniziative di aggiornamento da parte di università, enti di ricerca, spesso in collaborazione con le associazioni di insegnanti  l’insegnamento della fisica moderna è già in parte presente nei vari corsi di specializzazione all'insegnamento  molti universitari ritengono opportuno l’inserimento della fisica moderna nei corsi di laurea in matematica e in ingegneria, che forniscono la maggioranza degli insegnanti di fisica nella scuola  nei Licei Europei, frequentati anche da studenti italiani, sono già affrontati con successo alcuni temi di fisica moderna  già da vari anni diversi gruppi di ricerca didattica in Italia e all’estero lavorano sulla fisica moderna
19. La fisica moderna nella scuola della riforma cosa fare? un punto di partenza: anche se con diverse motivazioni, tutti sembrano concordare sull’utilità, i dubbi sono essenzialmente sulla fattibilità il problema: di cosa hanno bisogno gli insegnanti per poter insegnare efficacemente la fisica moderna nella scuola superiore?
20. La fisica moderna nella scuola della riforma cosa fare? una proposta concreta di formazione Finalità: scambio di conoscenze ed esperienze tra docenti e ricercatori aggiornamento dei docenti sugli sviluppi della fisica moderna e contemporanea stimolare nei docenti un atteggiamento verso la propria crescita professionale che tenda alla ricerca-azione
21. La fisica moderna nella scuola della riforma una proposta concreta di formazione Impostazione generale:  evitare introduzione sistematica di teorie • lavorare su concetti fondanti  rapporto con la fisica classica • elementi di continuità e di rottura • ripensare i concetti della fisica classica, insistendo sul ruolo dei modelli interpretativi e matematici, anche in relazione alle attività di laboratorio e all‟uso delle simulazioni  discutere le evidenze sperimentali in rapporto alla teoria • esperimenti didattici sui problemi interpretativi cruciali della fisica del „900  inquadramento storico • ripercorrere le principali tappe dello sviluppo storico dei concetti e inquadrarle nello sviluppo delle idee, nel contesto sociale e politico e nello sviluppo tecnologico
22. La fisica moderna nella scuola della riforma una proposta concreta di formazione Il modello formativo: integrazione e sinergia della formazione online con incontri in presenza  Incontri in presenza:  lezioni in aula su argomenti di carattere generale  esperimenti significativi, gruppi di lavoro sulla sperimentazione delle attività laboratoriali, momenti di discussione  Materiale didattico disponibile via web  lezioni in streaming e/o registrate  approfondimenti su temi specifici  Uso di strumenti collaborativi presenti nell‟ambiente on-line  domande/risposte con ricercatori per approfondimenti  forum specifico per seguire i docenti in formazione, moderato da un gruppo di docenti esperti
23. La fisica moderna nella scuola della riforma una proposta concreta di formazione  Incontri introduttivi di condivisione tra docenti e ricercatori coinvolti  problematiche inerenti l‟insegnamento/apprendimento della fisica  analisi dei contesti scolastici  Due brevi cicli di attività in presenza obbligatorie per tutti i docenti  fisica relativistica  fisica quantistica ruolo privilegiato in quanto nuovi paradigmi per interpretare la realtà, sia da un punto di vista storico/epistemologico, sia nell‟effettiva pratica didattica  Un breve ciclo di attività opzionali da scegliere tra: struttura della materia / fisica nucleare / particelle elementari / astrofisica e cosmologia  Progettazione e sperimentazione in classe di alcuni segmenti, con eventuale coinvolgimento degli studenti in attività presso i laboratori del Dipartimento  Successiva “restituzione” degli esiti della sperimentazione, con certificazione delle competenze acquisite
24. La fisica moderna nella scuola della riforma una proposta concreta di formazione  Tempi: Incontri introduttivi + 3 cicli di 4/5 incontri: un pomeriggio a settimana per circa 4 mesi Attività di progettazione e sperimentazione in classe: circa 3 mesi  Disponibilità: docenti del Dipartimento di fisica della Federico II docenti delle scuole superiori con funzioni di tutor sito web interattivo di scambio tra ricerca e mondo della scuola … possiamo partire …