Relazione scientifica sulla Scuola Estiva Nazionale per Studenti sulla Fisica Moderna per studenti di Scuole Secondarie Superiori tenutasi presso Università di Udine 24-29 giugno 2019 nell’ambito del progetto “Innovazione Didattica in Fisica e Orientamento (IDIFO)” del Piano nazionale Lauree Scientifiche, approvato e finanziato ai sensi del DR. 191 del 06/10/08 della Direzione Generale per l’Università del MIUR 1. Introduzione. La Scuola Estiva Nazionale per Studenti sulla fisica moderna (SENS-FM2019) è stata attuata dal 24 al 29 giugno 2019 e ha coinvolto a 34 studenti del quarto anno delle scuole secondarie superiori di tutta Italia. La Scuola Estiva IDIFO (SENS-FM2019) è stata progettata e proposta in continuità con le precedenti del luglio 2007, 2009, 2011, 2013, 2014, 2017, 2018. La Scuola Estiva Nazionale per Studenti sulla Fisica Moderna (SENS-FM2019) è stata organizzata come parte del progetto IDIFO nell’ambito del Piano Nazionale Lauree Scientifiche- Fisica dall’Unità di Ricerca In Didattica della Fisica del Dipartimento di Scienze Matematiche, Informatiche e Fisiche (DMIF) e del Centro Interdipartimentale di Ricerca Didattica (CIRD) dell’Università di Udine, in collaborazione con il Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca (MIUR) e il Consorzio universitario GEO. Vi hanno collaborato inoltre le 18 Università che collaborano al progetto IDIFO e in particolare l’Università di Trieste, che ha curato la giornata a Trieste, e numerose realtà scientifiche internazionali come il GIREP e nazionali, come l’INFN, l’AIF e la SIF a livello nazionale, Pro-ESOF a livello regionale, dell’Area Science Park di Trieste, del Sincrotrone Elettra di Basovizza, del Consorzio per la Fisica di Trieste (CF), del Centro Internazionale di Fisica Teorica (ICTP), dell’Università di Trieste, dell’Istituto Officina dei Materiali del CNR (IOM), dell’Ufficio Scolastico Regionale del Friuli Venezia Giulia (USR- FVG), dell’Ente Regionale per il Diritto allo Studio di Udine (ERDISU), Essa è stata progettata e messa a punto dall’Unità di Ricerca in Didattica della Fisica dell’Università di Udine (URDF) come proposta formativa che traduce operativamente gli esiti di ricerca sull’insegnamento/apprendimento della fisica moderna e ne impiega i materiali didattici validati in sperimentazioni pilota di ricerca, essendo essa stessa sede di ricerca (Pospiech, Michelini, et al., 2008; Corni, Michelini et al., 2009; Michelini 2010 a, b, c; Gervasio, Michelini Et Al., 2010; Michelini, Viola, 2010; Michelini, Santi, Stefanel, 2010 a, b, c). La Scuola SENS-FM2019 ha offerto agli interessati un ambiente stimolante di approfondimento didattico sui temi di fisica moderna, basato sul personale coinvolgimento dei partecipanti in sfide laboratoriali su temi di avanguardia: un ambiente in cui l’atmosfera, i metodi e gli strumenti della ricerca didattica sono stati direttamente esplorati da ciascun partecipante.
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Relazione scientifica sulla Scuola Estiva Nazionale per Studenti … · 2019. 11. 26. · giugno 2019 e ha coinvolto a 34 studenti del quarto anno delle scuole secondarie superiori
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Relazione scientifica sulla
Scuola Estiva Nazionale per Studenti sulla Fisica Moderna
per studenti di Scuole Secondarie Superiori tenutasi presso
Università di Udine 24-29 giugno 2019 nell’ambito del progetto
“Innovazione Didattica in Fisica e Orientamento (IDIFO)”
del Piano nazionale Lauree Scientifiche, approvato e finanziato ai sensi
del DR. 191 del 06/10/08 della Direzione Generale per l’Università del MIUR
1. Introduzione.
La Scuola Estiva Nazionale per Studenti sulla fisica moderna (SENS-FM2019) è stata attuata dal 24 al 29
giugno 2019 e ha coinvolto a 34 studenti del quarto anno delle scuole secondarie superiori di tutta Italia.
La Scuola Estiva IDIFO (SENS-FM2019) è stata progettata e proposta in continuità con le precedenti del
luglio 2007, 2009, 2011, 2013, 2014, 2017, 2018.
La Scuola Estiva Nazionale per Studenti sulla Fisica Moderna (SENS-FM2019) è stata
organizzata come parte del progetto IDIFO nell’ambito del Piano Nazionale Lauree Scientifiche-
Fisica dall’Unità di Ricerca In Didattica della Fisica del Dipartimento di Scienze Matematiche,
Informatiche e Fisiche (DMIF) e del Centro Interdipartimentale di Ricerca Didattica (CIRD)
dell’Università di Udine, in collaborazione con il Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della
Ricerca (MIUR) e il Consorzio universitario GEO. Vi hanno collaborato inoltre le 18 Università
che collaborano al progetto IDIFO e in particolare l’Università di Trieste, che ha curato la giornata
a Trieste, e numerose realtà scientifiche internazionali come il GIREP e nazionali, come l’INFN,
l’AIF e la SIF a livello nazionale, Pro-ESOF a livello regionale, dell’Area Science Park di Trieste,
del Sincrotrone Elettra di Basovizza, del Consorzio per la Fisica di Trieste (CF), del Centro
Internazionale di Fisica Teorica (ICTP), dell’Università di Trieste, dell’Istituto Officina dei
Materiali del CNR (IOM), dell’Ufficio Scolastico Regionale del Friuli Venezia Giulia (USR-
FVG), dell’Ente Regionale per il Diritto allo Studio di Udine (ERDISU),
Essa è stata progettata e messa a punto dall’Unità di Ricerca in Didattica della Fisica
dell’Università di Udine (URDF) come proposta formativa che traduce operativamente gli esiti di
ricerca sull’insegnamento/apprendimento della fisica moderna e ne impiega i materiali didattici
validati in sperimentazioni pilota di ricerca, essendo essa stessa sede di ricerca (Pospiech,
Michelini, et al., 2008; Corni, Michelini et al., 2009; Michelini 2010 a, b, c; Gervasio, Michelini
Et Al., 2010; Michelini, Viola, 2010; Michelini, Santi, Stefanel, 2010 a, b, c).
La Scuola SENS-FM2019 ha offerto agli interessati un ambiente stimolante di approfondimento
didattico sui temi di fisica moderna, basato sul personale coinvolgimento dei partecipanti in sfide
laboratoriali su temi di avanguardia: un ambiente in cui l’atmosfera, i metodi e gli strumenti della
ricerca didattica sono stati direttamente esplorati da ciascun partecipante.
2. L’istituzione della Scuola SENS-FM2019
Il manifesto della Scuola SENS-FM2019 è stato pubblicato in rete all’indirizzo
http://www.fisica.uniud.it/URDF/sens-fm2019/index.htm unitamente al modulo per la domanda di iscrizione
e diffuso a tutte le scuole d’Italia. Il bando era destinato precisamente a tutti gli iscritti nell’a.s.2018/2019 del
quarto anno delle Scuole Secondarie di II grado Italiane nel caso di corsi di studio quinquennali e agli studenti
del terzo anno delle Scuole Secondarie di II grado Italiane nel caso di corsi di studio quadriennali.
Le iscrizioni sono state effettuate tramite la pagina web: http://www.fisica.uniud.it/urdf/sens-fm2019 in cui
gli interessati dovevano compilare il FORM on line ed inoltre scaricare e compilare la DOMANDA DI
ISCRIZIONE ed inviarla al Dipartimento di Scienze Matematiche, Informatiche e Fisiche - dell’Università
degli Studi di Udine entro e non oltre le ore 12.00 del 7 maggio 2019.
Al momento dell’iscrizione alla Scuola è stata verificata la situazione in merito ai corsi di formazione sulla
sicurezza (Formazione Generale e Formazione Specifica, secondo l’Accordo Stato Regioni del 21.12.2011)
per poter prendere parte alle attività di laboratorio. Si richiedeva inoltre la dichiarazione liberatoria per riprese
audio e video firmata dallo studente se maggiorenne altrimenti firmata anche dal genitore se lo studente non
fosse maggiorenne. La liberatoria debitamente firmata doveva essere inviata per mail all’indirizzo
[email protected] e consegnata in originale al momento dell’arrivo alla Scuola.
Entro il 30 maggio 2019 i candidati alla scuola - non in regola con la formazione sicurezza – hanno potuto
effettuare la “Formazione generale lavoratori” della durata complessiva di 4 ore e in modalita e-learning
secondo le procedure previste dal competente ufficio dell’Università di Udine, con software di tracciamento
che ha compreso tutti i contenuti richiesti dall’art. 37, comma 1 lettera a) del decreto legislativo 81/2008, e
s.m.i. Il vademecum sulla sicurezza è stato inviato via mail a tutti i partecipanti ed inserito nello zaino della
Scuola. Coloro che hanno seguito il corso e sostenuto la prova finale hanno poi ricevuto un attestato per
certificare le proprie conoscenze.
Le modalità di partecipazione alla Scuola sono state definite nel manifesto della Scuola ed i partecipanti hanno dovuto versare una quota ridotta totale di 150,00€ per le spese di vitto e alloggio, per i materiali
didattici, i pranzi in mensa e le cene presso il collegio Bertoni, le spese per relatori e tutor, i laboratori e le tasse per l’assolvimento virtuale delle imposte di bollo per l’immatricolazione e l’attestato finale.
In risposta al bando della scuola SENS-FM2019, sono pervenute 121 domande, di studenti di classi quarta
di scuole secondarie superiori di 13 diverse regioni, come illustrato in fig. 1. Tra tali domande, 119 sono
pervenute entro il termine della scadenza del bando (ore 12 del 7 maggio 2019) e 2 sono pervenute oltre detto
termine.
Fig. 1. Distribuzione regionali delle domande suddivise per regione e numero partecipanti alla scuola SENS-FM2019.
La graduatoria degli ammessi e l’elenco degli studenti in lista d’attesa è stata pubblicata sul sito
http://www.fisica.uniud.it/URDF/sens-fm2019/index.htm. Gli studenti ammessi dovevano comunicare il
loro interesse a partecipare oppure a rinunciare entro il 12 giugno 2019 per poter permettere in questo modo
la loro sostituzione con gli altri studenti in lista d’attesa. Fino ad un massimo di 4 posti sui 30 previsti da
bando (15%) è stata data priorità alle domande di residenti in Regione FVG.
La Scuola SENS-FM2019 ha avuto pertanto l’occasione di ospitare 34 studenti provenienti da tutta l’Italia. La composizione degli studenti che hanno presentato domanda è caratterizzata come di seguito:
- Composizione per sesso: 8 femmine e 26 maschi
- Composizione per età: 10 di 18 anni e i restanti 24 di 17 anni.
Tutti gli studenti provenivano da classi quarte di Licei Scientifici e Licei delle Scienze Applicate.
In un form online, appositamente creato, gli studenti dovevano confermare l’ora e la data di arrivo ed
indicare eventuali altre esigenze particolari.
Gli studenti hanno alloggiato presso il convitto Bertoni, Viale Cadore 59 Udine dalla domenica 23 fino al
4. Relatività e le applicazioni della fisica quantistica
Energy Levels, VQP and solids VQM energy bands with and gap, fluorescence light and sw for a
model, white led and blue led, Dean Zollman, Kansas University, USA
Fluorescence explanation, white led and blue led, Dean Zollman, Kansas University, USA
Relativity, simultaneity, event diagrams and Lorentz transformations,
Lenght contractions, wave fronts and relativity Vokos Stamatis, California Polytechnic State
University, USA
Ciascun percorso è stato discusso con i partecipanti in seminari interattivi e laboratori didattici e di
simulazione che hanno previsto la partecipazione attiva dei studenti stessi.
B. Laboratori sperimentali e di simulazione
Esperimenti avanzati di fisica moderna, effettuati direttamente a piccoli gruppi dai partecipanti, sono stati tra le attività più qualificanti e caratterizzanti la scuola. È stato possibile proporli agli studenti SENS-FM2019 grazie alla disponibilità di una raccolta, unica nel panorama italiano, di esperimenti su contesti particolarmente rilevanti per raccordare fisica classica e fisica moderna, ovvero per porre in evidenza i limiti interpretativi della fisica classica e porre le basi per la costruzione di nuovi modi di pensare in fisica (Michelini 2010c, cap. 3; Gervasio et al. 2010). Nel contesto di tali esperimenti sono stati utilizzati sistemi tradizionali, sistemi interfacciati con il computer e prototipi innovativi progettati e sviluppati dall’URDF dell’Università di Udine, e le attività sono state svolte nei laboratori didattici del DMIF dell’Università di Udine, oggi dotati di tutti i principali sistemi esistenti per la didattica di misure con sensori on-line e modellizzazione al computer. Il legame tra proprietà magnetiche e di conduzione elettrica dei superconduttori, attivata dal riconoscimento del ruolo dei processi di induzione elettromagnetica è stata studiata sperimentalmente nel Laboratorio Sperimentale a Gruppi, attraverso l’esplorazione sperimentale del breakdown della resistività nei superconduttori, integrandola con misure di coefficiente Hall. Altri contesti ed esperimenti cruciali che hanno portato al riconoscimento della natura atomica e quantizzata della materia esplorati dagli studenti nel laboratorio sperimentale sono stati l’Esperimento di Franck e Hertz e la misura del rapporto e/m. È stata inoltre approfondita l’analisi della fenomenologia dell’ottica fisica come contesto in cui costruire un ponte verso la meccanica quantistica, attraverso l’analisi sperimentale della distribuzione dell’intensità luminosa prodotta dalla diffrazione di un fascio di luce laser da singola fenditura. Il raccordo tra le due principali teorie della fisica del XX secolo, la teoria quantistica e la teoria relativistica,
è stato affrontato andando ad esplorare sperimentalmente la velocità della luce nel “Laboratorio Sperimentale
a Gruppi” e nella prospettiva della relazione tra massa e energia nel laboratorio didattico su Massa-Energia.
Il concetto di simultaneità in relatività ristretta è stata approfondita nel laboratorio interattivo condotto dal
prof. Vokos in cui gli studenti, a partire dalla costanza della velocità della luce nei diversi sistemi di
riferimento, hanno potuto esplorare le proprie ipotesi, metterle a confronto con gli esiti sperimentali e
giungere alla condivisione di una visione relativistica del concetto di simultaneità.
Nel Laboratorio di simulazione numerica, a cura dei professori Giorgio Pastore e Maria Peressi,
responsabili del PLS dell’Universtità di Trieste, gli studenti hanno potuto cimentarsi con modelli dinamici
per la simulazione degli orbitali atomici. Tale attività si è integrata con la giornata trascorsa a Trieste di
vista all’area del sincrotrone ELETTRA, al laboratorio IOM e al ICTP di Miramare.
B.1 Il laboratorio sperimentale a gruppi Le attività di laboratorio sono state svolte a gruppi per un totale di 7 ore, suddivise come di seguito specificato: 2.5 ore sulla spettroscopia ottica
Sono stati proposti i seguenti esperimenti: 1. Studio sperimentale della diffrazione ottica, Daniele Buongiorno, Marisa Michelini, URDF
dell’Università di Udine 2. Analisi di spettri di emissione e di assorbimento con spettrometro digitale 3. Caratterizzazione dello spettro di un LED 4. Studio di spettri atomici con goniometro ottico
4.5 ore in tre sessioni con isole sperimentali a cui accedere a rotazione in gruppi di 5 persone. Le
turnazioni che permettono a tutti di fare gli esperimenti erano organizzate in una tabella disponibile nello zaino di ciascuno all’arrivo. Le postazioni di lavoro erano questa volta fissate: gli studenti hanno ruotato sulle diverse postazioni Sono stati proposti i seguenti esperimenti:
1. Resistività in funzione della temperatura in metalli, semiconduttori e superconduttori e coefficiente di Hall in metalli e semiconduttori, Mario Gervasio, Alberto Stefanel, URDF dell’Università di Udine
2. Misura di coefficiente di Hall in metalli e semiconduttori, Alberto Stefanel, Mario Gervasio, URDF dell’Università di Udine
3. Esperimento di Franck ed Hertz Daniele Buongiorno, Sergej Faletic, URDF dell’Università di Udine, Ermanno Arcicasa; insegnante di ruolo c/o Marinoni UD, Lorenzo Marcolini; insegnante fuori ruolo ex Malignani UD
4. Misura del rapporto carica-massa dell’elettrone, Alessandra Mossenta: URDF dell’Università di Udine, Lorenzo Santi, URDF dell’Università di Udine,
Per ciascuna isola sperimentale almeno un docente dell’URDF ha introdotto l’attività e seguito ciascun gruppo nel lavoro sperimentale. Tutte le attività di laboratorio sono state supportate con il “libretto dei materiali di supporto delle attività sperimentali” presente nello zaino della Scuola e spesso sono state anche utilizzate schede per la raccolta dati per facilitarne l’organica raccolta, in particolare per quanto riguarda l’attività di laboratorio a rotazione. La suddivisione è stata pensata per ragioni di spazio e di qualità, in modo da poter svolgere le attività nella miglior condizione possibile riuscendo così a soddisfare tutti i corsisti. Le turnazioni che hanno permesso a tutti di effettuare gli esperimenti desiderati e sono state organizzate in una tabella disponibile nello zaino di ciascuno. Come già accennato, una particolare cura e attenzione è stata posta alla sicurezza nel laboratorio, garantendo che tutti gli studenti fossero in possesso della certificazione a noma di legge e fossero informati sulle norme
e indicazioni di sicurezza anche grazie al vademecum sulla sicurezza inserito nello zaino della scuola. Tutti i materiali di lavoro sono stati corredati con le indicazioni sui principali rischi, le principali sorgenti di rischio,
i comportamenti da tenere per garantire la sicurezza. Ogni sessione che ha previsto attività laboratoriali è stata aperta con richiami a tali indicazioni, riportate anche sui banchi di lavoro.
C. Conferenze e seminari
I partecipanti hanno potuto prendere parte a diverse conferenze e seminari nell’ambito della Fisica Moderna:
o La nuova sfida della trasversalità nell’esame di maturità. Massimo Esposito, Direzione Generale
Ordinamenti MIUR
o La fisica moderna nella scuola. Marisa Michelini, URDF dell’Università di Udine
o Ricerca in fisica e vita quotidiana, un forte sorprendente legame. Andrea Vacchi, URDF
dell’Università di Udine
o Sfide intellettuali e civili. Furio Honsell; matematico, Rettore dell'Università di Udine negli anni
2001-2008, Consigliere Regionale del FVG.
6. Materiali forniti I materiali forniti agli studenti come supporto all’attività svolta durante la scuola SENS-FM2019, completamento
alle attività svolte in presenza e occasione per riprendere in futuro temi e approcci seguiti, monitoraggio su diversi
piani dei percorsi formativi degli studenti sono stati in parte frutto di precedenti ricerche condotte sia a livello
internazionale sia italiano primo fra tutti quello delle precedenti edizioni del progetto IDIFO, in parte esito di uno
specifico lavoro di progettazione in vista della scuola estiva SENS-FM2019.
Nello zainetto della scuola erano presenti:
Materiale informativo
Lettera di Benvenuto a cura della prof.ssa Marisa Michelini
Tavola sinottica del programma
Programma dettagliato delle attività della Scuola
Opuscolo informativo sulla Sicurezza in laboratorio
Tabella delle attività di Laboratorio avanzato e della relativa organizzazione in gruppi
Dispensa: Esperimenti in laboratorio di Fisica Moderna, L. Santi, URDF
Volume: M. Michelini (a cura di) (2010) Proposte didattiche sulla fisica moderna, Strumenti per una
Dispense Spectra of gases, extending the energy level model to other processes, wave functions and
atoms, wave functions molecules and solids, D. Zollman, Kansas University, USA
Percorso Massa – Energia, Lorenzo Santi, URDF
Grazie all’utilizzo di tali strumenti gli studenti hanno potuto consolidare la comprensione di un consistente
spettro di concetti inerenti alla fisica moderna, è stato possibile certificare il raggiungimento delle
competenze effettivamente raggiunte dagli studenti, monitorare i processi di costruzione concettuale degli
studenti.
Materiale in busta personalizzata
Badge identificativo
Blocchetto biglietti autobus
Eventuale attestato sulla sicurezza
7. Apertura della Scuola e riconoscimenti
Numerosi ospiti hanno onorato l’apertura della Scuola SENs-FM2019 ed in particolare:
Roberto Pinton - Professore ordinario di Chimica Agraria
Gian Luca Foresti – Direttore del Dipartimento di Scienze Matematiche, Informatiche e Fisiche (DMIF)
Bruno della Vedova – Vicepresidente FIT
Andrea Vacchi – Professore straordinario di fisica dell’Università degli Studi di Udine
Elena D'Orlando – Direttrice del Dipartimento di Scienze Giuridiche
Stefano Fabris - Direttore "Istituto Officina dei Materiali" CNR-IOM, Trieste
Mara Lucia Stecchini - Professore Associato di Ispezione degli Alimenti di Origine Animale (SSD
VET/04) presso l’Università degli Studi di Udine
Massimo Esposito - Dirigente Tecnico del MIUR
Le seguenti autorità hanno fatto giungere i propri saluti ed i propri auguri, pur non potendo presenziare
all’apertura:
Marco Busetti - Ministro del MIUR
Giuseppe Valditara - prof. Avv del Dipartimento per la formazione superiore e per la ricerca.
Carmela Palumbo – dott.ssa del Dipartimento per il sistema educativo di istruzione e formazione
Massimiliano Fedriga – Presidente regione Friuli Venezia Giulia
Fernando Ferroni – Presidente INFN
Massimo Inguscio - Presidente prof. CNR
Luisa Cifarelli - Prof.ssa SIF
Anna Rosa Cicala – Dirigente dell’Ufficio Supporto al sistema scolastico (DPIT),
Alberto Meroni – Presidente AIF nazionale
Maurizio Fermeglia - Rettore dell'Università degli Studi di Trieste
Alessia Rosolen - ass. Istruzione della Regione Friuli Venezia Giulia
Rinaldo Rui - Direttore INFN di Trieste
Roberto di Lenarda – Direttore del Dipartimento Universitario Ciinico di Scienze Mediche, Chirurgiche
e della Salute, Università degli Studi di Trieste
Maria Cristina Nicoli - Delegato per la ricerca
Mauro Pascolini - Delegato per il Territorio e progetto Cantiere Friuli-
Enrico Peterlunger – Direttore del CIR
Tiziana Gibelli - ass. cultura, sport e solidarietà
8. Ringraziamenti e sponsor Un ringraziamento speciale a chi ha contribuito alla realizzazione e alla preparazione dell’attività il MIUR
con il Piano PLS, i suoi responsabili nazionali prof. Nicola Vittorio e Josette Immè ed il Consiglio
Scientifico Nazionale PLS, l’INFN, la Fondazione Internazionale Trieste, l’Università di Udine ed in
particolare il DMIF ed il CIRD, l’Università di Trieste e in particolare il gruppo del PLS Fisica, i colleghi
dell’ICTP di Trieste, del Sincrotrone e dell’Istituto per l'Officina dei Materiali (IOM) del CNR, ‘INAF e
l’Osservatorio di Trieste, il team del Sincrotrone di Elettra, il Tavolo TESI di PRO-ESOF ed in particolare
il prof. Bruno Della Vedova, la Società Italiana di Fisica, l’Associazione per l’Insegnamento della Fisica,
l’ARDISS di Udine, i colleghi dell’Unità di Ricerca in Didattica della Fisica, i tecnici Giuseppe Cabras e
Giorgio Salemi dell’Università di Udine. Siamo molto grati a Gino Capellari del servizio prevenzione e
sicurezza di Ateneo, che ci ha organizzato la formazione per gli studenti partecipanti. Ringrazio il
rappresentante del MIUR Massimo Esposito e la Direttrice Generale del FVG Patrizia Pavatti. Il Rettore
Alberto De Toni, il Direttore del DMIF Gian Luca Foresti, il rappresentante della fisica all’Università di
Udine Andrea Vacchi, i colleghi Sebastiano Sonego, coordinatore del Corso di Laurea in Matematica e
Paolo Giannozzi meritano un ringraziamento particolare. Ringrazio tutti coloro che ci hanno sostenuto,
oltre ai colleghi delle 18 università del Progetto IDIFO. Un ringraziamento ai colleghi Maria Peressi e
Giorgio Pastore dell’Università di Trieste, condividono l’impegno per questa Scuola, così come il
consigliere regionale Furio Honsell. Siamo grati alla Società Italiana di Fisica, all’Associazione per
l’Insegnamento della Fisica (AIF) e ai colleghi del nostro Gruppo di Ricerca (URDF): Daniele Buongiorno,
Lorenzo Santi, Alberto Stefanel. Un ringraziamento alla tirocinante Roxana Ghinoiu e Emanuele Altamura,
studente che si è offerto di aiutare durante tutta la Scuola. Ringraziamo l’anonimo Comitato di Valutazione
della Scuola. Ringrazio la Segreteria del DMIF e del CIRD ed in particolare Silvia Zuccaro, che ne è
responsabile.
Un ringraziamento caloroso alla Ditta Friul Service s.r.l. che ha offerto agli studenti le merende nelle
mattinate e pomeriggi della Scuola e durante la gita a Trieste giovedì 27 giugno ed anche alla Fondazione
Pietro Pittini che ci ha sponsorizzati con delle borse per gli studenti.
Foto durante le lezioni e la chiusura
9. Monitoraggio e valutazione Per la valutazione della Scuola SENS-FM2019 sono state svolte interviste ed effettuati i seguenti tre tipi di
indagine con
questionari su:
1. Specifici apprendimenti con le schede IBL, relative ai percorsi didattici e da consegnare al
termine di ogni attività, sulla base dei quali sono state effettuate le valutazioni delle
competenze acquisite dagli studenti e che daranno luogo a successive analisi di ricerca sui
processi di apprendimento degli studenti
2. Presentazioni a gruppi degli studenti il sabato mattina sui compiti assegnati, in base alla scelta
degli studenti stessi, su.
a. percorsi didattici: Spettroscopia (con esperimento LED); Superconduttività; Relatività
e massa energia; Gamma; Percorso sulla meccanica quantistica
b. attività sperimentale: Diffrazione e spettroscopia, Franck & Hertz, e/m, Resistività in
funzione della temperatura, Coefficiente di Hall
3. Valutazione da parte degli studenti sulle specifiche attività svolte, compilando una scheda
(Questionario in appendice), con valutazione giornaliera delle singole attività svolte e
indicazione, a conclusione della scuola, delle tre attività ritenute più significative per
contenuto, contributo alla formazione, interesse, degli aspetti di criticità della scuola, di
commenti ed osservazioni liberi, da consegnare sabato mattina 29 giugno, al momento di
ritirare gli attestati di partecipazione
9.1 Il processo di valutazione
Qui si documenta dettagliatamente il terzo livello di valutazione, riportando solo alcuni dati esemplificativi
di sintesi sulle competenze sviluppate dagli studenti in merito a due percorsi. Il questionario utilizzato per
la valutazione fornisce un dettaglio sulle singole attività svolte all’interno della scuola e sull’andamento
dell’intera scuola. Esso è suddiviso in sei parti:
Parte 0 – Dati generali sullo studente
Parte A – Domande riportate in tabella 1, a cui gli studenti dovevano rispondere in base a una scala a 4
livelli (1-Decisamente NO, 2-Più no che sì, 3-Più sì che no, 4-Decisamente SI) per ciascuna attività.
Tabella 1. Domande con risposte su una scala di valutazione da 1 a 4 in merito a ciascuna attività.
A1. Gli argomenti dell'attività svolta sono stati interessanti?
A2. L'attività è stata impegnativa?
A3. La tua preparazione scolastica era sufficiente per seguire l'attività?
A4. I docenti sono stati efficaci?
A5. Le attività svolte sono state utili per capire meglio cos'è la Fisica?
A6. Valeva la pena partecipare all'attività?
A7. L'attività è stata di stimolo per una riflessione/approfondimento?
Parte B - Si indichino i codici delle 3 attività a cui sono stati attribuiti i punteggi maggiori per interesse e
stimolo alla riflessione ed illustrane i motivi.
Parte C -Quali contenuti trattati nella Scuola Estiva ti interesserebbe approfondire? Spiega le motivazioni.
Parte D: Valutazione dell'intera scuola.
Esprimere in una scala da 1 a 4 (1-decisamente no; 2-più no che sì; 3-più sì che no; 4-decisamente sì), una
valutazione complessiva sulla scuola in merito alle voci di cui alla tabella 2.
Parte E. Commento libero o osservazione generale.
Nel seguito, dopo una prima sezione di dati generali sul campione degli studenti, viene ripotata l’analisi dei
dati raccolti con il questionario cartaceo, compilato nella giornata conclusiva della scuola estiva,
relativamente alle diverse parti in cui esso si compone. Tabella 2. Domande con risposte su una scala di valutazione da 1 a 4 in merito all’intera scuola
D1. Gli argomenti della scuola sono stati complessivamente interessanti?
D2. La scuola è stata impegnativa?
D3. La tua preparazione scolastica era sufficiente per seguire l'attività?
D4. Locali a disposizione erano adeguati?
D5. Le attrezzature di laboratorio erano adeguate?
D6. I tutorial di lavoro utilizzati e i questionari sono stati efficaci?
D7. I materiali scritti (dispense, libretti, presentazioni) a supporto e presentazione delle attività sono stati utili?
D8. I docenti sono stati efficaci?
D9. Le attività svolte sono state utili per capire meglio cos'è la Fisica?
D10. Valeva la pena partecipare alla Scuola Estiva?
9,2 Analisi dei dati emersi dalla valutazione dell’intera scuola (parte D)
Nel grafico di fig. 2 è riportata l’analisi della valutazione fatta dai 30 studenti in merito all’intera scuola
estiva secondo le voci di cui alla parte D del questionario.
Da tale dati emerge che:
Le voci D1, D4, D7-10 (D1- Interesse argomenti, D4- adeguatezza locali e D5. Attrezzature,
D7.utilità dei materiali scritti (dispense, libretti, presentazioni ppt) a supporto delle attività,
D8. Efficacia docenti, D9. Utilità per capire meglio cos'è la Fisica, D10. Se valeva la pena
partecipare alla Scuola) hanno ottenuto da tutti gli studenti valutazioni positive (in oltre 3/4
dei casi 4-“decisamente sì” e nel restante ¼ dei casi 3-“più sì che no”), con l’eccezione di 1-2
persone per D7-8-9. La mediana relativa a queste voci è pertanto 4, sistematicamente
superiore al punteggio medio, che si attesta su valori prossimi al massimo (3,9-3,8-3,5-3- 3,7-
3,8 rispettivamente). L’insieme degli alti punteggi attribuiti a queste voci danno un quadro
piuttosto chiaro del valore culturale e formativi attribuito dagli studenti alla scuola.
La valutazione dell’impegno richiesto (voce D2-“impegno richiesto”) ha pure una mediana
massimale (4 anche in questo caso) e una media di 3,6, che evidenzia quanto la scuola
costituisca una effettiva sfida a diversi livelli, primo fra tutti quello dell’impegno intellettuale
Risultano più articolate e di livello leggermente inferiori le valutazioni degli studenti relative
alle voci D4 – “adeguatezza locali” e D6“efficacia dei materiali”, che hanno ottenuto una
valutazione media pari a 3,0 e 3,3 entrambe superiori alla mediana (3 in entrambi i casi).
Purtroppo dai commenti liberi non emergono indicazioni specifiche in merito a queste voce e
pertanto sono di difficile interpretazione questi dati: particolarmente quello sui locali, sempre
valutati come adeguati nelle precedenti scuole; meno problematico quello riferito ai materiali
perché coerente con quanto emerse in passato, in cui è emerso come i ragazzi preferiscano
disporre di materiali cartacei fotocopiati, piuttosto che materiali raccolti in libri, come è stato
offerto loro.
In merito alla propria preparazione (D3), gli studenti hanno utilizzato in prevalenza i due
livelli intermedi di valutazione, giudicandola cioè mediamente adeguata o mediamente non
adeguata, e solo in pochi casi hanno dato valutazioni estreme. Emerge quanto ovviamente era
preventivato sul fatto che la scuola propone delle tematiche che gli studenti solitamente non
affrontano o non hanno affrontato prima di frequentare la scuola. Il nodo della preparazione
resta aperto.
Figura 1. Analisi dati relativi alla parte D del questionario di valutazione
9.3 Analisi dei dati emersi dal questionario in merito alle singole attività (parte B)
Nelle seguenti sezioni 4.1-9, si discutono le analisi dati relative ai 30 questionari compilati sulle singole
attività. Le sigle fanno riferimento alle diverse attività, come da tabella seguente, rimandando per ulteriori
dettagli al questionario completo riportato in appendice.
Tabella.4 Codice, titolo e referenti perle singole attività della scuola SENS-FM2018.
COD Ore ATTIVITA'
S1 1 La Fisica Moderna nella Scuola (M. Michelini)
S2 1 Ricerca in fisica e vita quotidiana (A. Vacchi)
S3 1 L’interazione luce-materia e le sorgenti di luce (D. Buongiorno)
SP1 1 Gli spettri ottici di diversi sorgenti, i colori della luce, una lettura energetica dei
processi di emissione (D. Buongiorno, M. Michelini)
LSG1 1 Laboratorio sperimentale a gruppi: studio sperimentale della diffrazione (D. Buongiorno,
S. Feletic, M. Michelini)
SP2 0,5 Introduzione agli esperimenti di spettroscopia (D. Buongiorno, M. Michelini)
LSG2 1,5 Laboratori sperimentali a gruppi a rotazione con turni da 30 minuti (D. Buongiorno, M.
Michelini)
SP3 2 Discussione dati laboratorio spettroscopia e diffrazione (D. Buongiorno, S. Feletic, M.
Michelini)
SP4 1 L’interpretazione di spettri discreti su base storica (D. Buongiorno, M. Michelini)
MQ1 2 Introduzione alla meccanica quantistica e Percorso GGM (M. Michelini; A. Stefanel)
MQ2 2 Simulazioni di processi di meccanica quantistica con JQM (M. Michelini, L. Santi, A.
Stefanel)
MQ3 1 Percorso GGM e il formalismo (M.Michelini, A Stefanel)
MQ4 1 Stati quantistici e buche di potenziale (S. Feletic)
SP5 2 Problem solving di spettroscopia: dai livelli energetici agli spettri. Esercizi con
discussione (D. Buongiorno, M. Michelini)
VQM1 2 Energy Levels, VQP and solids VQM energy bands with and gap, fluorescence
light and sw for a model, white led and blue led (D. Zollman)
VQM2 2 Fluorescence explanation, white led and blue led (D. Zollman)
LSG3 1,3 Laboratorio Sperimentale a Gruppi: misura resistività in funzione della temperatura di
metalli, superconduttori, semiconduttori (A. Stefanel, M. Gervasio)
LSG4 1,3 Laboratorio Sperimentale a Gruppi: misura coefficiente Hall (M. Gervasio, A. Stefanel)
LSG5 1,3 Laboratorio Sperimentale a Gruppi: Misura del rapporto carica-massa dell’elettrone (A.
Mossenta, L. Marcolini, E. Arcicasa; L: Santi)
LSG6 1,3 Laboratorio Sperimentale a Gruppi: esp. Fanck-Hetz (D. Buongiorno, S. Feletic,)
SC 2 Lavoro di gruppo: esplorazione della superconduttività (A. Stefanel)
VS1 2 Visita guidata al sincrotrone (Basovizza-TS)
LSN 3 Laboratorio "Fare scienza con il computer" (G. Pastore e coll.)
VS2 2 Visita ICTP
Rel 2 Relativity, simultaneity, event diagrams and Lorentz transformations, Lenght
contractions, wave fronts and relativity (V. Stamatis)
M-E 4 Percorso di esplorazione Massa Energia (L. Santi)
Gam 2 Lezione interattiva (ILD), Esperimento sulla Spettroscopia Gamma (D. Buongiorno, S.
Feletic, M. Michelini, L. Santi)
LG 2 Lavori di gruppo: preparazione relazioni
Pre 1 Presentazione dell’apprendimento nei percorsi e nel laboratorio
Nei grafici che seguono sono riportate le valutazioni medie per ciascuna attività con le relative deviazioni
standard. Le linee continue indicano le valutazione medie e mediane assegnate per l’insieme delle attività.
Nel grafico di figura 2 è riportato l’istogramma delle valutazioni assegnate dagli studenti all’interesse
suscitato dalle diverse attività proposte nella scuola SENS-FM2019. La valutazione media delle medie è
pari a 3,3, con uno scarto massimo di 0,6 e mediana è pari a 4, superiore alla media per 13 attività. Le
valutazioni maggiori (prossime al massimo) sono state assegnate nell’ordine alle seguenti attività:
Relatività, relazione S2, Massa e Energia, Meccanica Quantistica (con particolare preferenza per MQ1 e
MQ4), Superconduttività. Valutazioni superiori o di analogo livello alla media delle medie sono state anche
assegnate alle attività S3, SP sulla spettroscopia, LSG, VQM, VS (visite a centri di ricerca), LSN
(laboratorio analisi numerica), Gam.
Figura 2. Distribuzione delle valutazioni assegnate all’interesse degli argomenti trattati nelle diverse
attività.
Figura 3. Distribuzione delle valutazioni medie assegnate all’impegno richiesto nelle attività.
Figura 4. Distribuzione delle valutazioni medie assegnate alla “sufficienza” della propria preparazione
scolastica per seguire le attività.
Figura 5. Distribuzione delle valutazioni medie assegnate alla efficacia dei docenti che hanno condotto le
diverse attività.
Figura 6. Distribuzione delle valutazioni medie assegnate alla utilità delle attività per capire cos’è la fisica.
Figura 7. Distribuzione delle valutazioni medie assegnate al fatto se valesse la pena partecipare alle attività
Figura 8. Distribuzione delle valutazioni medie assegnate al fatto se le diverse attività hanno stimolato una
riflessione e/o un approfondimento.
Riguardo all’impegno richiesto si può osservare che la valutazione media delle medie è pari a 2,6, con
differenziazioni significative a seconda delle specifiche attività considerate (o anche di parti di esse):
maggiore per le attività che hanno richiesto maggiore coinvolgimento nell’elaborazione personale.
La valutazione della propria preparazione ha ricevuto le valutazioni più basse, come c’era da aspettarsi, per
una scuola che affrontava argomenti poco o per nulla frequentati a scuola.
La valutazione dell’efficacia dei docenti è stata complessivamente elevata (media 3,4), con oscillazioni che
sembrano più rimarcare l’impegno concettuale richiesto, piuttosto che valutare l’azione in sé del docente.
Le attività sono state giudicate complessivamente utili per capire cosa è la fisica (media pari a 3,4) ed
efficaci nello stimolare riflessione e approfondimento (media 3,2) e particolarmente efficaci sono state
considerate quelle che hanno riguardato la relatività e anche i laboratorio didattici MQ4 e SC e la visita al
sincrotrone.
9.4 Correlazioni tra risposte
In tabella 5 è riportata la matrice dei coefficienti di correlazione relativa alle valutazioni date a ciascuna
delle 7 voci considerate per ciascuna attività.
Tabella 5. Matrice dei coefficienti di correlazione delle risposte che gli studenti hanno dato alle domande
A1-B9. Le caselle evidenziate in colere verde indicano le correlazioni fortemente significative sul piano
statistico (F>3, p<0,0001), in beige quelle negative
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7
A1 1,00 0,00 -0,30 0,69 0,85 0,85 0,92
A2 1,00 -0,48 -0,43 -0,11 -0,19 -0,31
A3 1,00 0,02 -0,29 -0,29 -0,25
A4 1,00 0,84 0,83 0,73
A5 1,00 0,09 0,91
A6 1,00 0,90
A7 1,00
Le valutazioni degli studenti in merito all’interesse delle attività (voce A1) sono fortemente correlate
positivamente alle valutazioni relative alle voci A4-A7 (efficacia dei docenti i, migliore comprensione di
cosa si la fisica, valeva la pena partecipare e stimolo alla riflessione). In particolare interesse e
riflessione/approfondimento sono voci quasi totalmente correlate. Le voci A1 e A4-A7 individuano un
comune fattore alla base delle risposte date dagli studenti e che coinvolgono sia la significatività del tema
trattato, sia l’approccio e la metodologia utilizzati. Sono questi elementi che si valorizzano e supportano
l’un l’altro e che costituiscono il punto di forza della scuola e l’insieme dei fattori che danno risposta alla
richiesta di alta qualità nella formazione da parte di studenti di eccellenza quali sono quelli che hanno
frequentato la scuola SENS-FM2019.
9.5 Attività a cui sono state assegnate le valutazioni maggiori per interesse, contributo alla
comprensione di cosa è la fisica e stimolo alla riflessione e relative motivazioni
In fig. 9 viene riepilogata la distribuzione delle frequenze con cui sono state indicate dagli studenti le
attività a cui hanno assegnato i maggiori punteggi per interesse e stimolo alla riflessione. Le stesse citazioni
sono raggruppate in base ai temi affrontati. Nei grafici a colonna sono anche distinte le citazioni in base
all’ordine con cui gli studenti le hanno indicate, in modo da dare anche un’idea della rilevanza relativa
delle attività e/o dei temi citati.
Fig. 9. Attività segnalate per i maggiori punteggi assegnati per interesse e stimolo alla riflessione (in alto) e
citazioni raggruppate per argomento tematico (in basso).
A conferma di quanto già rilevato, le attività che comunque hanno interessato maggiormente gli studenti
sono quelle che hanno trattato temi di relatività (Rel – sul concetto di simultaneità -(“Il prof Stamatis ha
tenuto uno dei corsi più coinvolgenti che io abbia mai frequentato. Il prof è partito dai nostri ragionamenti
per trarne delle conclusioni”) e ME sulla relazione tra massa e energia (“E' stata una lezione molto
stimolante e facile da seguire e comprendere”) (32 citazioni in totale distribuite sui tre livelli di indicazione.
La tematica successiva (con 15 citazioni in totale) è stata quella della meccanica quantistica ((“Attività che
riguardano ambiti della fisica che non conoscevo e che mi hanno incuriosito tanto da volerli
approfondire”), tra le cui attività spicca il laboratorio MQ4 sull’analisi di una particella quantistica in un
adoppia buca di potenziale (“Il professore è riuscito a farmi capire un argomento estremamente complesso
attraverso varie simulazioni”). Seguono poi con 9 e 8 citazioni il seminario sulla fisica delle particelle
elementari S2 (“Riflessioni davvero profonde e interessanti. Molto buono come inizio di una scuola di questo tipo”),
le visite ai centri di ricerca del sincrotrone e dell’ICTP (“Visitare un luogo dove si può vedere e toccare la fisica
entusiasma e spinge a capire il funzionamento del mondo”) e l’esplorazione sperimentale della superconduttività
SC (“esposizione interessante e divertente, spiegazione teorica molto chiara e opportuna”)
9.6 Analisi parte D del questionario: Argomenti che si vorrebbe approfondire
In figura 12 è riportato il diagramma degli argomenti ritenuti interessanti da approfondire. Emergono
ancora, come per le precedenti voci, la relatività (che si può collegare anche al percorso Massa e energia) e
la meccanica quantistica come temi di gran lunga più richiesti. Per lo più le motivazioni sono legate
all’interesse e al desiderio generico di approfondirle, spesso legato alla sensazione di aver solo toccato
(frettolosamente) alcuni punti. In alcuni casi però vi sono indicazioni su specifici aspetti da approfondire
(es in merito al formalismo, oppure ad aspetti affrontati in specifiche parti, come ad es. MQ4). La
superconduttività viene inoltre citata per l’interesse concettuale e per le applicazioni. Si segnalano anche le
diverse voci relative alla fisica delle alte energie.