La scuola estiva di eccellenza sulla fisica moderna

Piano Lauree
Scientifiche
Università degli
Studi di Udine
La scuola estiva di eccellenza
sulla fisica moderna
Progetto IDIFO del PLS
Unità di Ricerca in Didattica della Fisica
Università degli Studi di Udine
SEEFM
La Scuola Estiva di Eccellenza per studenti delle scuole superiori sulla fisica moderna
5 edizioni (July 2007-2009-2011- 2013 and Juny 2014)
Organized by Reseach Unit in Physics Education of the University of Udine
The school offer educational path:
From Elettromagnetism to electrodinamic
From EM to Superconductivity
From Polarization phenomena to Quantum Mechanics
Vectorial spaces, transformations and the Hilbert Spaces of quantum state vectors
The concept of mass from classical physics to relativity
Advanced and modern physics experiment as educational contexts of problem solving
Le attività della Scuola Estiva prevedono:
-
Educational paths on the different topics
In presence and remote lab for Experimental and conceptual Problem solving
Model based simulations as conceptual palextra
Lectures on basic concepts of physics contents, problem solving, the mathematical
basis of modern physics
- Lectures on the new discoveris frontier of research in physics
- Visit to Research centers (Electra amd Science park, ICTP)
Le attività della Scuola Estiva prevedono:
1) percorsi di esplorazione attiva per
mettersi in gioco esplorando esperimenti e
possibili interpretazioni sui temi
dell’elettromagnetismo, della meccanica
quantistica e della superconduttività, della
conduzione elettrica nei solidi, del concetto
massa-energia in fisica moderna;
2) laboratorio sperimentale a gruppi su
esperimenti di avanguardia e cruciali per la
fondazione delle due nuove teorie
dell’ultimo secolo, come la meccanica
quantistica e la relatività, con modalità in
presenza e diretta conduzione delle misure
a gruppi nei Laboratori di Fisica
dell’Università di Udine;
3) laboratorio di simulazioni basate su modelli come
palestre concettuali
4) laboratorio di matematica per fondare con l’algebra
lineare, le trasformazioni nel piano ed i numeri
complessi le basi formali della meccanica quantistica,
introdotta in termini fenomenologici;
5) problem solving, test, sfide e gare sui concetti
affrontati;
6) seminari su temi di avanguardia della ricerca in
matematica ed in fisica, tenuti da alcuni dei più illustri
esponenti della ricerca in tali ambiti a livello
internazionale: particolarmente significativo è il
contributo dei docenti della Sezione di Fisica del
Dipartimento di Chimica, Fisica ed Ambiente e della
Scuola Superiore dell’Università di Udine, del
Dipartimento di Fisica e del Centro di simulazione
numerica Democritos dell’Università di Trieste;
𝑎 𝑢 = Ψ1 𝑎 𝑣1 + Ψ2 𝑎 𝑣2
Ogni attività è parte di un percorso organico di
formazione sui principali temi della fisica
moderna: uno stretto coordinamento tra tutti i
docenti ha permesso di mettere a punto i
materiali utilizzati, che sono la ricaduta didattica di
anni di ricerca. Gli esperimenti proposti
costituiscono spesso prototipi o esemplari unici di
esperimenti di fisica moderna a livello europeo.
Tutte le attività della Scuola Estiva sono seguite, oltre che dagli studenti partecipanti
anche da:
- studenti universitari
- insegnanti di fisica esperti
- ricercatori universitari.
Sono infatti presenti, accanto
agli studenti partecipanti: due
docenti per ogni attività,
quattro dottorandi di ricerca in
didattica della fisica, due postdoc, tre insegnanti di scuola
secondaria, studenti della
Scuola Superiore di eccellenza
dell’Università di Udine e altri
studenti universitari di altra
sede e 4 tecnici, oltre al
personale di segreteria.
La dimensione di ricerca caratterizza la Scuola Estiva.
Materiali di riferimento costituiscono supporto alle attività e documentazione del
lavoro svolto nella scuola
Schede di lavoro consentiranno di monitorare e analizzare il processo di
apprendimento nei diversi percorso formativi sviluppati
Le specifiche competenze acquisite saranno certificate secondo metodi di
valutazione validati a livello internazionale.
Attestazioni specifiche verranno rilasciate anche per le gare.
Nello zainetto della scuola vengono inseriti:
il catalogo di esplorazioni sperimentali sull’elettromagnetismo e sulla
polarizzazione ottica come preludio alla meccanica quantistica, un libretto sulla
meccanica quantistica, la presentazione degli esperimenti di laboratorio e dei
percorsi di meccanica quantistica e superconduttività.
I materiali di supporto ai seminari e le schede Inquired Based Learning (IBL)
relative alle specifiche attività verranno distribuite al momento in cui saranno
utilizzate. Le schede IBL devono essere compilate individualmente.
Ogni attività viene attestata in base alle
firme di presenza e vengono certificate le
competenze sulla base degli esiti di diversi
livelli di monitoraggio.
Ogni percorso esplorativo e l’attività di
laboratorio costituiscono Laboratori PLS da
valutare in rete telematica, come l’intera
Scuola, che si configura come stage PLS.
Diversi valutatori seguono le attività della
Scuola per la valutazione esterna:
- rappresentanti del MIUR
- insegnanti dell’Associazione per
l’Insegnamento della Fisica (AIF)
- Dottorandi e studenti universitari
Per la valutazione vengono effettuati quattro tipi di analisi:
 Valutazione apprendimenti con le schede IBL, consegnate al termine di ogni attività
 Valutazione delle presentazioni che gli studenti a gruppi fanno l’ultimo giorno sui
compiti assegnati
 Valutazione PLS in rete telematica per l’intera scuola
 Valutazione dettagliata degli studenti sulle singole attività svolte, da compilare in
formato cartaceo a conclusione della scuola stessa
La selezione
(pubblicazione bando 1,5-2 mesi)
La selezione
(pubblicazione bando 1,5-2 mesi)
2013 – 4 edizione
2014– 5 edizione
La selezione
(pubblicazione bando 1,5-2 mesi)
Learning outcomes: Example from SC Lab
A large majority gived a complete representation of magnet-ferromagnet interaction
through field lines 24/29
 Some students remains at descriptive level using the concept of force (5/29)
Analyzing the interaction of a magnet and a iron clip
students represents the field lines:
- inside and outside all objects (6/29)
- Outside magntes, and inside the other obects (14/29)
- Only the field lines of the magnet (6/29)
Clip
Wood table
Magnet
In the case of the magnet falling inside a tube:
- role of the induced current and Loretz force
- induced current
- Diamagnetic properties of CU, u.a.m.
Cu  v(t)costante
YBCO=0  v(t)?
Model describing a magnet over a cooled YBCO:
- Model based on induced current
- Model based on force concept
- Descriptive model
15
7
15
Cu tube
21/29
4/29
4/29
YBCO tube
17/29
7/29
4/29
Problem solving based lecture
Visit to Electra Syncrotron
e/m and Rvs T
Experiments
Didactic lab on phenomenological exploration of SC
Mas-Energy lab
MQ lab
EM lab
EVALUATION
Parte D – Evaluation of the SpS Summer School
D1. Indicate in order of priority the three activities of the Summer School SpS that you are
getting more motivating for the study of physics, explaining why.
Il più grande ringraziamento va a voi studenti partecipanti che
con il vostro interesse ed impegno motivate il nostro entusiasmo