L'esperienza dell'IIS "P. Aldi" - Grosseto - Gianfranco Gargani Università degli Studi di Siena - Dipartimento di Fisica

L’esperienza dell’IIS “P. Aldi” - Grosseto

                  Gianfranco Gargani

          Università degli Studi di Siena – Dipartimento di Fisica
                                03/11/2011

Le origini

Negli AA.SS. 2002/03 e 2003/2004 un gruppo di studenti delle
classi IV e V PNI partecipa al Progetto “PerCorsi di Qualità”

Esperienza positiva

Punti di forza

Rapporto con l’Università

Lavorare in gruppo

Lavorare su un Progetto “autonomo” rispetto al curriculum scolastico

Le origini

Argomento n.1 “Il Sistema solare dall’antichità ad oggi”

Ref. Prof. Millucci

Argomento n.2 “La tecnologia della PCR: possibilità applicative agli studi
evoluzionistici, alla terapia genica ed alla medicina forense”

Argomento n.3 “Il rischio sismico”

Ref. Prof. Albarello

Durata biennale

Analisi e valutazione del rischio

Realizzazione di un modello elettromeccanico, in scala, che simula gli effetti di
un terremoto su di un edificio

“Il rischio sismico”

Lavoro Multidisciplinare

Analisi di documenti/fonti

Analisi del contesto socio economico ante e post evento

Analisi del fenomeno fisico

Simulazione del fenomeno (costruzione di una tavola vibrante)

Sperimentazione degli effetti di un sisma su di un edificio

Studio della mitigazione del rischio

                                                        12
                                                        10

                                        P r o p r ia ( H z )
                                        F re q u e n z a
                                                         8
                                                         6
                                                         4
                                                         2
                                                         0
                                                               0   10   20       30        40   50   60
                                                                             Altezza(cm)

Il Progetto “Lauree Scientifiche”
Una nuova opportunità
Parte dall’esperienza positiva del Progetto “PerCorsi di Qualità”, ne
amplia le potenzialità e risulta più flessibile

Dall’A.S. 2005/06 si sono alternati con continuità quattro gruppi di
studenti che hanno sviluppato un percorso/progetto in ambito
astronomico

Progetto “Lauree Scientifiche”

                       Orientamento mirato studenti

creare esperienze ed occasioni di ricerca su argomenti particolarmente
significativi di fisica il cui risultato finale abbia come nucleo centrale
           l’esperienza guidata nel “laboratorio di fisica” s.l.

Finalità

• approfondire alcuni aspetti culturali della scienza
  moderna, fornendo nozioni storiche e spunti di
  riflessione
• sviluppare di attitudini e capacità di apprendimento
• ampliare il contesto formativo degli alunni che vede
  la scuola come centro di riferimento delle attività
  culturali e sociali
• orientamento a scelte di indirizzo post-diploma

Obbiettivi
• comprensione dei procedimenti caratteristici dell'indagine scientifica, che si
  articolano in un continuo rapporto tra costituzione teorica e realizzazione
  degli esperimenti, la capacità di utilizzarli, conoscendo con concreta
  consapevolezza la particolare natura dei metodi della fisica;
• acquisizione di un corpo organico di contenuti e metodi finalizzati ad una
  adeguata interpretazione della natura;
• comprensione delle potenzialità e dei limiti delle conoscenze scientifiche;
• abitudine al rispetto dei fatti, al vaglio e alla ricerca di un riscontro
  obiettivo delle proprie ipotesi interpretative;
• acquisizione di atteggiamenti fondati sulla collaborazione interpersonale e
  di gruppo;
• acquisizione di strumenti intellettuali che possono essere utilizzati anche
  per operare scelte successive.

Metodologia di lavoro
Ruolo del Dipartimento di Fisica
Il Dipartimento di Fisica (UNISI) ha fornito un supporto per la didattica della
fisica, mettendo a disposizione di alunni e docenti la possibilità di realizzare
esperienze di fisica nei laboratori didattici dell’università.

L’idea è che la possibilità di capire come si fa operativamente una esperienza di
laboratorio migliori le conoscenze di base degli alunni e sia inoltre di
orientamento verso le discipline scientifiche, evidenziando i metodi usati in un
laboratorio scientifico.

Questo progetto si avvale dell’esperienza, più che decennale, maturata nel
dipartimento di fisica con la formazione dei docenti anche tramite i corsi SSIS,
con le attività di aggiornamento per insegnanti e di orientamento presso le scuole
del territorio, organizzate spesso in modo tale da concludersi con studenti medi
che eseguono una esperienza di fisica nei laboratori didattici.

Punto di forza del Progetto
Gli studenti hanno affrontato il problema della misura di
grandezze fisiche e della verifica di leggi che, troppo
spesso, vengono introdotte e discusse da un punto di vista
puramente teorico,

viene sottolineata la stretta connessione tra fisica e realtà
quotidiana.

MOMENTO SIGNIFICATIVO “STAGE PIGELLETO”

Il Progetto LS e l’IIS

L’esperienza proposta è stata articolata in diversi anni scolastici (tipicamente due
per gruppi di lavoro) su argomenti di ottica, elettronica e astronomia.

L’insegnante ha concordato con i responsabili del progetto un percorso per i suoi
studenti che inizia in classe e termina in laboratorio, in particolare gli studenti

•   hanno progettato e costruito un piccolo telescopio rifrattore
•   hanno messo a punto un sistema di acquisizione in remoto di un telescopio
•   hanno effettuato misure delle curve di luce di stelle variabili
•   hanno effettuato misure finalizzate alla ricerca di pianeti extrasolari

L’osservazione
   di HD 189733
I dati inseriti nel database
internazionale "ETD - Exoplanet
Transit Database", gestito dalla
Czech Astronomical Society; sono
anche      mostrati      i     risultati
dell’osservazione:      durata      del
transito, istante di centro transito,
profondità del transito

Conclusioni I Ciclo PLS
   L’interesse verso le discipline scientifiche è aumentato
   Il profitto è incrementato
   Alcuni studenti hanno cambiato orientamento optando per una facoltà scientifica
   Forte valenza culturale

…. Probabilmente la valutazione
migliore sull’efficacia del progetto deve
essere data dagli studenti

Giudichiamo questa esperienza molto
positiva per il nostro percorso di studi e
la nostra formazione professionale.
Esperienze simili esulano dalle normali
aspettative di uno studente di Scuola
Media Superiore e per questo possiamo
considerarci privilegiati.

II Ciclo (dall’AS 2010/11)

    • Ampliata l’offerta
    • Quattro laboratori
        •   Osserviamo l'Universo: osservazioni e misure astrofisiche
        •   Spettroscopia
        •   Onde e Oscillazioni
        •   Fenomenologia della propagazione del suono
    • Aumento alunni coinvolti

La progettazione didattica riguarda un laboratorio PLS di approfondimento che
è svolto con un gruppo di studenti di 4a e 5a Liceo Scientifico in orario
extrascolastico.

Spettroscopia
Questo laboratorio consiste in un percorso di spettroscopia allo scopo di
realizzare un monocromatore.

Si parte dallo studio teorico fino ad arrivare alla progettazione e alla
realizzazione del monocromatore, capace di discriminare almeno i colori di una
sorgente a spettro continuo nell'intervallo visibile delle lunghezze d'onda.

Fase progettuale: individuare le specifiche tecniche desiderate per l'oggetto da
costruire e provando, in collaborazione con i tecnici del dipartimento di Fisica, a
fare un calcolo degli eventuali costi di realizzazione, dalla richiesta del materiale
ottico e di rivelazione alla preparazione delle varie tipologie di supporto
meccanico.

Lo strumento realizzato sarà usato per caratterizzare quantitativamente lo spettro
di alcune sorgenti luminose.

Onde e Oscillazioni
Introduzione allo studio dell'interazione tra onde e sistemi oscillanti con
particolare riguardo al fenomeno del trasferimento dell'energia e della sua
propagazione.

Verrà anche trattato il fenomeno della risonanza ed alcune manifestazioni di
questo fenomeno in vari campi della fisica.

L'attività di laboratorio comprenderà esperimenti su onde stazionarie e risonatori
(in campo acustico, ottico, elettronico). Il trasporto di energia verrà studiato
progettando e realizzando modelli reali in cui energia (meccanica o
elettromagnetica, per esempio) viene immessa nel sistema e trasportata da
un'onda per essere misurata ed, eventualmente, utilizzata altrove.

Sarà sottolineata l'importanza delle onde nella produzione e nel trasporto
dell'energia, con particolare riguardo all'energia prodotta da fenomeni naturali in
modo rinnovabile (moto ondoso, flusso delle maree, vento).

Fenomenologia della propagazione del suono
Alcuni possibili percorsi di acustica saranno proposti, esaminando le attività
sperimentali che possono evidenziare la fenomenologia della propagazione del
suono.

Scopo di questa attività sarà caratterizzare il suono e le grandezze fisiche
rilevanti per la sua percezione, riconoscere alcuni fenomeni delle onde
(interferenza, riflessione, rifrazione, effetto Doppler, battimenti, risonanza) per
un'onda sonora.

Si caratterizzerà il rumore e l'inquinamento acustico allo scopo di realizzare un
sistema che, misurando le grandezze rilevanti per le onde sonore, permetta di
misurare l'inquinamento acustico degli ambienti.

Osserviamo l'Universo: osservazioni e misure astrofisiche
L'osservazione del cielo come palestra per l'orientamento alla fisica. Proposte di
attività per studenti differenziate per età e conoscenze possedute.

Le attività sperimentali saranno svolte presso l'osservatorio astronomico del
Dipartimento di fisica mentre gli argomenti che non richiedono l'uso diretto di
strumenti saranno svolti a scuola in incontri pomeridiani.

Analisi fotometrica delle immagini e di interpretazione scientifica dei risultati
ottenuti.

Conclusioni degli studenti
Ritengo che il lavoro svolto fino ad ora al dipartimento di fisica a Siena sia
servito molto per la nostra formazione di studenti perché in questo periodo
abbiamo potuto scoprire cose fino ad oggi a noi estranee, tramite attività molto
interessanti precedute da utili introduzioni teoriche che hanno reso più semplice
i nostri esperimenti. Infatti, non solo abbiamo potuto approfondire gli studi già
compiuti, ma ne abbiamo fatti anche di nuovi accrescendo così la nostra cultura
generale.

Il progetto si è rivelato molto ben organizzato grazie alle esperienze particolari
di laboratorio che abbiamo svolto e grazie alla presenza di personale altamente
specializzato. Anche a fini didattici si è rivelato molto interessante permettendo
di approfondire certi argomenti riguardanti la fisica.

Conclusioni degli studenti

Ho trovato sempre molta disponibilità negli insegnanti che seguono il progetto,
sia per quanto riguarda la flessibilità dei giorni e degli orari di ritrovo, sia per
quanto riguarda l'aiuto che ci hanno fornito via e-mail per qualsiasi difficoltà
riscontrata nei lavori svolti a casa.
L'ambiente è ottimo …. Posso quindi concludere che si è rivelata un'esperienza
positiva e di arricchimento.

Il progetto è stato utile sia dal punto di vista della formazione personale che dal
punto di vista scolastico: ci ha permesso di approfondire vari argomenti relativi
alle onde, e di eseguire esperienze di laboratorio in una sede specializzata, cioè
il dipartimento di fisica di Siena ... I professori che ci hanno seguito durante il
percorso sinora fatto sono stati sempre disponibili e chiari nelle spiegazioni,
favorendo il dialogo ed il confronto di idee e teorie ed aiutandoci grazie a lezioni
su slide e video.