Intervento didattico sui fenomeni termici Esplorazione fenomenologica dei

Intervento didattico sui fenomeni termici Esplorazione fenomenologica dei sistemi gassosi 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 1

Intervento didattico sui fenomeni termici Parte 1. Percorso dedicato all’insegnante Parte 2. Percorso dedicato allo studente 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 2

Intervento didattico sui fenomeni termici Parte 1. Percorso dedicato all’insegnante 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 3

Per l’insegnante: Mappa concettuale 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 4

Mappa concettuale 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 5

Pre-requisiti cognitivi ed operativi Concetto di misura di una grandezza fisica Conoscenza delle proprietà delle grandezze fisiche Conoscenza delle operazioni algebriche Conoscenza del concetto di funzione matematica Studio di un grafico cartesiano Studio della proporzionalità tra grandezze 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 6

Pre-requisiti cognitivi ed operativi Conoscenza dell’applicativo Ms. Word Conoscenza della rete Internet Navigare la rete Internet 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 7

Obiettivi cognitivi Meccanica termodinamica: dal micro al macro Valorizzare le esperienze di laboratorio povero Proporre una interdisciplinarità: F-C-M Proporre una logica associativa-induttiva Comprensione dell’adattabilità di Ms. Front Page e Ms. Excel nello studio dei fenomeni termici 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 8

Obiettivi operativi • Stabilire una relazione fisico-matematica tra calore e temperatura • Distinguere fisicamente la grandezza calore dalla grandezza temperatura • Saper individuare la modellizzare di un fenomeno termico al PC 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 9

Obiettivi operativi • Eseguire misure di temperatura • Eseguire un calcolo o fare grafico con un foglio elettronico • Eseguire (da utente) una simulazione al computer di un fenomeno Fisico 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 10

Organizzazione didattica • Intervento didattico ad hoc in laboratorio: 1 h • Intervento didattico ad hoc in aula informatica: 1 h • Intervento didattico in aula: 2 h Materiale didattico: laboratorio povero, Notebook/LL, libro di testo, Ms Excel, schede di riflessioni, applicativi Ms. Office 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 11

Organizzazione didattica • Metodologie di insegnamento: Brainstorming, lavoro di gruppo, modellizzazione, problem solving e forum • Verifiche: test semi-strutturati pre-requisiti, schede di lavoro in itinere, test semi-strutturati finali, relazioni di laboratorio, Test al PC 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 12

Organizzazione didattica • Criterio di valutazione: (cogliere se possibile il) processo cognitivo in atto e risposta disciplinare • Tipologia di valutazione: punteggio numerico intero 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 13

Organizzazione didattica • “[…] Discovery Learning”…apprendimento alla scoperta […]” (Bruner) • “[…] Inquiry learning”…addestramento alla ricerca […]”. (Bruner) • “[…] Si impara a partire da ciò che si sa […]” (Ausubel) 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 14

Organizzazione didattica Contenuti minimi che intendo affrontare nel laboratorio di Fisica-Informatica: • Termometria: misura di temperatura • Calorimetria: relazione fisico-matematico tra massa e temperatura; concetto di capacità termica • Esperienze fenomenologiche simulate sui gas 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 15

In laboratorio…. che facciamo? …. vediamo insieme. . . La classe si divide in gruppi: 2 -4 persone • Fase 1: test qualitativo (15’) sull’andamento dell'esperienza (lavoro singolo) • Fase 2: Esplorazione fenomenologica al computer 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 16

In laboratorio. . . un gas visto al computer…. . www. griaf. fisica. uni pa. it 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 17

In laboratorio…. che facciamo? …. vediamo insieme • Fase 3: esecuzione dell’esperienza con strumenti di laboratorio povero e se necessario anche con tecnologie didattiche • Fase 4: scambio di persone tra i vari gruppi per misure ripetute • Fase 5: le persone scambiate ritornano ai gruppi di appartenenza 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 18

In laboratorio…. che facciamo? …. vediamo insieme • Fase 6: modellizzare teoricamente il fenomeno nel gruppo di apartenenza anche con l’aiuto delle tecnologie didattiche • Fase 7: elaborazione dei dati con Ms. Excel o con calcolatrice e carta millimetrata 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 19

Un esempio di un risultato di un Test 1 -4 R Difficoltà domande rispetto alle risposte date errate 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 20

Un gioco di squadra… l’esperienza di laboratorio Una possibile esperienza di Fisica sui fenomeni termici con materiale povero: Misura del calore specifico di alcuni metalli 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 21

Strumenti di misura ü Oggetti di diverso metallo: Al, Acc. , Fe, Cu ü Comune fornellino da cucina ü Bilancia (errore: 1 gr) ü Spago ü Acqua di rubinetto ü Becher ü Termos ü Termometro (errore: 0. 2 °C) 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 22

Descrizione dell’esperienza L’esperienza consiste nel determinare la stima del calore specifico dell’alluminio, acciaio, ferro e rame, in condizioni standard di temperatura e di pressione (temperatura ambiente e pressione di 1 atm). 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 23

Apparato sperimentale Termometro Becher Metallo Fornellino 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 24

Dati sperimentali: il caso del Ferro Valore atteso: 0. 12 cal/gr °C Valore sperimentale: c =(0. 14 0. 03) cal/gr °C 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 25

Elaborazione dell’errore: il caso del Ferro 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 26

Elaborazione dell’errore: il caso del Fe 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 27

Interdisciplinarietà: F-C-M 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 28

Intervento didattico sui fenomeni termici Parte 2. Percorso dedicato allo studente 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 29

La mappa concettuale 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 30

La mappa Concettuale 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 31

Scegli un percorso… Sistemi isolati ed in equilibrio termodinamicamente Definizione di M, P, V, T 11/27/2020 Sistemi non isolati interagenti con l’ambiente Definizione di interazione termica Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 32

Ok! Un gioco per ogni squadra: scopriamo che… Il moto della polvere Il riscaldamento dei gas Espansione termica Il profumo della mamma 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 33

Percorso didattico: esperienze fenomenologiche al computer 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 34

In laboratorio. . . un gas visto al computer…. . www. griaf. fisica. uni pa. it 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 35

Un esperimento sui gas…on line Alcuni strumenti utilizzati Raccolta dati • L'esperienza di Boyle: gli esperimenti al PC sono svolti utilizzando dei sensori on-line: • I dati possono essere analizzati per capire come si comportano i gas nel range di condizioni analizzate. • Si può ottenere una prima formalizzazione cercando la relazione matematica che lega le variabili significative scelte 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 36

In laboratorio. . . un gas visto al computer…. . 11/27/2020 Esp con movie Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 37

In laboratorio. . . un risultato al computer…. . 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 38

Intervento didattico sui fenomeni termici 11/27/2020 Parte 3. Le mie riflessioni Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 39

Secondo me: alcune difficoltà di apprendimento-insegnamento • Confusione tra calore e temperatura • Equilibrio termodinamico • Incomprensione della conducibilità termica • Calore specifico: pasticcio di parole…. caloria…calore. . . …alcune cause? . . . 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 40

Secondo me: alcune diffuse cause. . . molto generalizzate • “La fisica vera “sono i principi di Newton” • Eccesso di rigore e di formalismo • Laboratori solo di verifica • Poca inventiva ed entusiasmo 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 41

Secondo me: alcune diffuse cause. . . molto generalizzate • Poca attenzione alle attività di laboratorio • Poca conoscenza dello sviluppo storico delle idee sc. • Gli apparti di misura sono intesi come “delle bomboniere”…. 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 42

Secondo me: alcune diffuse cause. . . molto generalizzate • Poca conoscenza dell’applicazione di tecnologie didattiche • Poca conoscenza della teoria dell’errore • L’insegnante si centra sul prodotto finale: il voto sul registro 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 43

Secondo me: . . . Una banale soluzione. . . molto generalizzata • Semplificare al massimo il linguaggio del docente • Promuovere il lavoro di gruppo • Il laboratorio: relazioni sulle esperienze. 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 44

. . . Una banale soluzione. . . molto generalizzata Promuovere un uso della biblioteca (anche virtuale) • Promuovere il lavoro di ricerca: esplorazione - esperimento - discussione • “[…] L’uomo come scienziato […]” (Vigotskij; Kelly) 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 45

Alcuni dei Riferimenti Bibliografici consultati § Amaldi U. : Le idee della Fisica, Volume 2, Zanichelli, 1998, pp. 102 -112 § Drago A. e Pisano R. : “S. Carnot’s Réflexions: a theory based on Non-Classical logic” 2001, The bulletin Symbolic Logic, A. R. Blass (ed. ), n. 8, 2002 § CD-Rom: Esplorando la Fisica, Finson SPA, 2000 § Haber U. , Dodge J. , Gardner R. , Shore E. : PSSC, vol. unico, Zanichelli, 2000, pp. 204 -213, pp. 220 -225 § Kuhn T. S. : La struttura delle rivoluzioni scientifiche, Einaudi, Torino, 1969 § Brescia, 1975, pp. 35 -58, pp. 123 -138 § Sassi E. : Dispense del corso P. E. D. , Università degli studi di Napoli Federico II, a. a. 1998 -99 § Taylor J. : Introduzione all’analisi degli errori, Zanichelli, 1992 § Vicentini M. M. : “Didattica della Fisica”, in Atlante della pedagogia, Vol. 2, a cura di Laeng M, Tecnodid (ed. ), Napoli, 1991, pp. . 233 -249 § www. griaf. fisica. unipa. it Didattica della Fisica § www. pcdm. unina. it Tecnologie didattiche 11/27/2020 Tecnologie didattiche - SICSI - Pisano Raffaele a. a. 2001 -02 46