Search

Gifted to science students in Italy can choose to attend an experimental curriculum within a type of school called Liceo Scientifico. There, they are exposed to a broad curriculum including classical and modern physics. Yet, the framework of school and the young age of students, curious and thirsty for knowledge, pose a challenge to their teachers to encourage students' engagement in the course beyond a mere coverage of a longer than usual list of disciplinary contents. Such students if adequately stimulated show to be interested in a big picture of physics knowledge and its philosophical underpinnings. Facing this challenge, we believe that dealing with physics knowledge as a special culture may provide a suitable tool to answer this intellectual challenge. The recently introduced framework of knowledge, discipline-culture (DC) , seemed to us appropriate to engage students in this new to them perspective on physics knowledge, and we decided to perform a pilot study. In two special meetings (lecture and discussion) accompanied with home questionnaires we addressed three classes in two such schools – grades 11, 12, 13 (ages 16, 17, 18 in accordance), N=54. The lectures represented the evolution of knowledge about light (optics) as a diachronic scientific discourse framed in four fundamental theories – rays, particles, waves and photons – each possessing DC structure. Scientific knowledge appeared as a polyphonic dialogue of ideas corresponding to the Cultural Content Knowledge. The reactions of the students to the argument and evidence physicists mounted in history revealed emotional involvement and intellectual resonance in much wider spectrum of topics than expected. Students' veracity of views, nuances and perceptions were documented. We could infer about the high potential of vista-point lectures in science teaching seeking the way of engaging talented, curious and creative students. We will briefly describe the innovative approach and some students' responses.

The paper concerns the analysis of a successful classroom experience where the students made evident progress in appropriating physics knowledge according to personal approaches. The data refer to the implementation of a teaching proposal on thermodynamics in a class of 20 students (17 year-olds) of a scientifically-oriented secondary school in Italy. The main result of the analysis is the construction of a definition of appropriation, able to act as operative tool for recognising whether students appropriate physics in real classroom contexts. The study is methodologically framed within the Design Studies. According to such a framework, the paper, although empirically-based, is theoretically-oriented: it is the first step of an iterative process aimed at developing a “humble theory” for explaining when, how and why appropriation is triggered and supported in real classrooms.

A partire dalla propria esperienza di docente di fisica e didattica della fisica nel Corso di Laurea in Scienze della Formazione Primaria, l'autrice conduce una riflessione sulle ragioni del fallimento dell'educazione scientifica di base per tanta parte della popolazione italiana e sulle caratteristiche che deve avere l'azione didattica per essere foriera di una formazione scientifica autenticamente culturale. Viene messo in evidenza il ruolo del pensiero critico nella gestione degli opposti caratteri di "necessità" ed "arbitrarietà" che caratterizzano la conoscenza scientifica, in dipendenza da un lato dalla libera inventiva che caratterizza il pensiero umano e dall'altro dalla richiesta di aderenza fra "rappresentazione" ed "esperienza sensibile" del mondo. Facendo riferimento ai processi di "psicogenesi" e "sociogenesi" della mente che caratterizzano lo sviluppo cognitivo umano, si individuano come strumenti indispensabili per la costruzione di conoscenze e competenze in ambito scientifico attività rispettivamente di "esplorazione ragionata" e di "confronto socializzato", che consentano altresì una crescente consapevolezza delle caratteristiche del processo individuale di apprendimento (metacognizione). Nel quadro così delineato, si afferma che l'azione di mediazione dell'insegnante richiede una programmazione di interventi mirati su tre diversi piani (indagine sperimentale, riflessione metacognitiva, strutturazione progressiva delle conoscenze e competenze acquisite), all'interno di una visione longitudinale di educazione scientifica che preveda nel corso dell'intero arco scolastico tanto l'apertura e lo sviluppo dei singoli ambiti disciplinari scientifici, quanto una loro visione trasversale, all'interno di una formazione culturale che abbracci l'insieme di tutte le materie di insegnamento. Il contributo termina con una nota critica sulla difficoltà di tradurre nei curricola scolastici le indicazioni provenienti dalle attività di ricerca nell'ambito dell'insegnamento scientifico. Identificando nella frammentarietà di queste ultime una possibile causa di questa difficoltà, si auspica per il futuro una più ampia e fattiva collaborazione fra ricercatori, insegnanti, esperti dei diversi ambiti disciplinari scientifici, al fine di identificare tappe cognitive di carattere generale, culturalmente significative ed effettivamente percorribili, che possano connotare lo sviluppo dell’insegnamento scientifico lungo tutto l’arco scolastico.

Il contributo si rivolge a ricercatori in didattica della fisica e ad insegnanti di area scientifica dei diversi livelli scolastici. Presenta delle linee-guida, che coniugano riflessioni a livello disciplinare e indicazioni a carattere didattico, per affrontare lo studio dell'ottica in una visione longitudinale dell'insegnamento scientifico lungo tutto l'arco scolastico pre-universitario. Un primo paragrafo è dedicato alla presentazione della struttura concettuale del tema affrontato, considerato prevalentemente dal punto di vista della fisica. Il versante disciplinare e il versante cognitivo sono strettamente intrecciati all'interno di una visione dell'azione didattica come mediazione continua fra la rete concettuale disciplinare e la rete cognitiva (idee, esperienze, modi di ragionare, agire, comunicare ecc...), in continua evoluzione, di ciascuno e di tutti gli allievi. Un secondo paragrafo presenta gli elementi di una possibile linea di sviluppo verticale del tema Luce dalla scuola dell'inafanzia al termine della scuola secondaria di secondo grado, a partire da un argomento specifico (lo studio delle ombre). Questa parte vuole mostrare la possibilità di costruire un percorso, con carattere di continuità, in cui il lavoro ad ogni livello scolastico sia un elemento di avanzamento rispetto ai livelli precedenti e la base rispetto ai livelli successivi. Un terzo paragrafo, infine, fornisce alcuni suggerimenti per iniziare ad orientarsi tra le numerose proposte didattiche disponibili in rete. Completano il contributo inserti tratti da materiale prodotto in sperimentazioni di classe e due allegati, il primo dei quali sviluppa il tema della modellizzazione in fisica, mentre il secondo presenta un percorso didattico illustrato nel "diario di bordo" di un insegnante, commentandone gli aspetti di mediazione didattica.

E’ oggi ampiamente riconosciuto che la mancanza di una formazione scientifica qualificata dei cittadini ha preoccupanti ripercussioni a livello economico e sociale. Benché sia ampiamente dimostrato a livello internazionale che la ricerca in Didattica della Fisica può fornire un contributo importante nella direzione di formulare proposte decisamente innovative finalizzate ad innalzare la qualità della cultura scientifica, la maggior parte delle proposte innovative sono rimaste limitate ai contesti locali nei quali state realizzate (Report Rocard, 2007). Nel contributo sono discussi: - alcuni esempi di interazione ricerca-scuola che hanno portato alla progettazione/realizzazione di ambienti di apprendimento fecondi per una formazione scientifica di “alto profilo”; - alcune ipotesi formulate al fine di individuare modi efficaci di interazione tra ricerca e realtà scolastica mirati ad innescare e sostenere un processo di diffusione dell'innovazione nell’insegnamento della fisica. In particolare, il contributo è focalizzato ad argomentare, con risultati di ricerca ottenuti in progetti PRIN (FFC e F21, coordinati a livello nazionale da P. Guidoni), quanto e come i concetti di “complessità” e “lungimiranza” possano svolgere un ruolo guida nella costruzione di percorsi didattici in grado di innalzare la qualità dell’apprendimento della fisica e diffondere la fisica come cultura.

Oggetto della comunicazione sarà una riflessione sulle potenzialità culturali e didattiche del sito sull’“Esperimento più bello” (http://l-esperimento-piu-bello-della-fisica.bo.imm.cnr.it/). Il sito è strutturato come rete complessa di materiali (per lo più originali) di diverso tipo, potenzialmente in grado di essere percorsa in modi diversi e a diversi livelli di approfondimento a seconda del fruitore (insegnante, studente, pubblico generico). Nella comunicazione saranno illustrati possibili utilizzi del sito in contesti di insegnamento/apprendimento della fisica a livello di scuola secondaria superiore, facendo particolare riferimento ai risultati di ricerca ottenuti sperimentando percorsi di fisica quantistica in classi V del Liceo Scientifico “A. Einstein” di Rimini.

The main lines of a collaboration developed at the Universities of Bologna, Milano-Bicocca, Napoli, Roma-Tre, Roma-Sapienza, Torino will be presented. The research continues the National Project F21 (“Teaching and learning pathways in Physics for the 21th century, in both ‘formal’ and ‘informal’ education”, 2004-2007), coordinated by P. Guidoni, whose objective was to improve and to refine a model for physics teaching, able to support understanding and motivation since early descriptive approaches to progressively more formal ones - including quantitative competence in selected themes of classical physics and non trivial understanding of modern physics insights. The collaborative work will be discussed according to: - its theoretical framework; - the basic research choices that are orienteering studies aimed at addressing school problems in designing long (K-13) conceptual paths for physics understanding in interaction with mathematics and other subject matters (cross-curricula); - the open problems, hypotheses and strategic lines characterizing the current development of the research. Particular emphasis will be given to the research approach we chose to address the problem of reconstructing the whole curriculum (K-13). And we propose, at the end, to re-think, revise and unify coherently the existent materials on the basis of some fundamental “Framing Ideas" of physical knowledge. Such ideas – SPACE, TIME, MATTER, STATE, PROCESS, INTERACTION – should act as basic, structuring categories whose meaning variance in the development of physics reflects the link between the growth of physical knowledge and the change of its transverse connections and internal organization. The development of the framing ideas, of their relationships, and of their effective structuring role, will be pursued and analyzed according to two privileged “Longitudinal Leading Themes”, in turn acting as central attractors in the progressive articulation of the physics competence: - Physical Objects (material systems, fields, particles,…) and their Interactions; - Space-time relationships (movement, propagation, transformations…).

This paper presents examples of applications of multimedia representations in compulsory school, high school and at undergraduate level. The aim is to enable students respectively to understand the critical features of the modelling process for optical phenomena, to explore and compare a rich variety of contexts related to collisions in mechanics, to highlight the role of thought experiments as arguments to infer the counterintuitive implications of the speed of light invariance in special relativity.

Il capitolo esplicita la posizione del gruppo di ricerca sull'insegnamento scientifico costituito presso l'USR e l'IRRE Emilia-Romagna nell'ambito del Progetto di Ricerca biennale "Curricolo e Innovazione Didattica", sia rispetto alla visione di Scienza e di Educazione alla Scienza che sta alla base delle diverse proposte di lavoro in classe prospettate nella Parte II del volume, sia rispetto ai processi di apprendimento e alle strategie d’insegnamento alle quali viene fatto esplicito riferimento. Particolare attenzione è dedicata al ruolo e al significato dell’intreccio fra conoscenza di senso comune e conoscenza scientifica, di un approccio fenomenologico allo studio dei fenomeni naturali, al ruolo del linguaggio e ai processi di schematizzazione, modellizzazione e matematizzazione, nonché allo sviluppo longitudinale del curriculum. Conclude il capitolo una riflessione su una diversa prospettiva d’insegnamento, non più riferita al “programma” ma basata su una visione di “insegnamento per progetto”.

Il capitolo presenta le linee-guida dello sviluppo dell'insegnamento della fisica attraverso i diversi livelli scolastici (L1: fino alla scuola secondaria di primo grado; L2: primo biennio della scuola secondaria superiore; L3: triennio della scuola secondaria superiore). La proposta è finalizzata alla costruzione di una conoscenza fisica della realtà che, partendo dall'esperienza quotidiana e dal pensiero del bambino, conduca nel corso degli anni all'appropriazione culturale di elementi-chiave della fisica contemporanea.

Individuazione di aspetti critici della formazione in fisica nell'ambito del Corso di Laurea in Scienze della Formazione Primaria, in particolare in riferimento alla preparazione iniziale degli studenti, alle caratteristiche delle Facoltà di Scienze della Formazione ed ai vincoli istituzionali

Viene argomentata la rilevanza, e presentate le difficoltà, della realizzazione di un curricolo verticale culturalmente plausibile e didatticamente efficace al fine di poter affrontare i problemi posti da una formazione culturale di base in ambito scientifico

Il contributo presenta un percorso longitudinale sulle "onde", dalla scuola dell'infanzia al triennio della scuola secondaria superiore

Presentazione ed analisi di un lavoro di gruppo sull'insegnamento delle scienze in prospettiva longitudinale (dalla Scuola Primaria al biennio della Scuola Secondaria Superiore) e trasversale (rispetto alle diverse discipline dei curricola scolastici, in particolare scienze sperimentali, matematica, lingua)

Il contributo illustra le ricerche svolte presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Bologna nel campo della Didattica della Fisica.

We outline the most significant features of a research conducted in the last years within three National Research Projects. First, we will discuss some shared, strategic research-choices and guidelines, validated by research results. Then, by a bottom-up approach, we will focus our attention on problems related to long-term Physics’ curricular planning and to a correlated schematic Standards’ definition. We propose to structure the phenomenological side of the curriculum according to eight content areas. Some structuring concepts and processes are made explicit as teaching/learning strategies (corresponding to ways of thinking, ways to look-at, modes of action, ways to talk about, etc). Such “universal categorisation tools” should be introduced from the very beginning of the talking-about and of the acting-on aspects of the physical world, and progressively explicated, formalised, reciprocally structured. Several levels of giving shape to (formalising) physical phenomena should thus become gradually accessible, keeping in mind that all the ones up to a given level are actually necessary for meaningful understanding.