Conoscenze di base di matematica e di geometria (algebra elementare, grafici cartesiani, calcolo di superfici e volumi).

Il corso ha due obiettivi principali: costruire con gli studenti una conoscenza solida dei fondamenti della fisica classica; e, al contempo, fornire strumenti didattici specifici per la progettazione e la realizzazione di percorsi di apprendimento, basati sull’approccio del ‘learning by doing’ e rivolti ai bambini delle scuole d’infanzia e primaria.

Articolandosi lungo questi due binari, il corso è mirato a:

• - comprendere i concetti basilari della fisica classica e conoscere i relativi risultati sperimentali e osservativi
• - acquisire dimestichezza con l’osservazione dei fenomeni fisici, con le misure e la loro rappresentazione, e con l’interpretazione di quanto osservato e misurato nel quadro dei modelli e delle teorie scientifiche
• - saper costruire e realizzare piccoli esperimenti con materiali poveri e saperne interpretare i risultati
• - saper esprimere con linguaggio chiaro e rigoroso e mediante l’uso di esempi pratici i saperi disciplinari
• - conoscere i principali risultati della ricerca in didattica della fisica per la scuola dell'infanzia e per la scuola primaria, identificando i principali modelli spontanei dei bambini e individuando possibili obiettivi di apprendimento e nodi concettuali
• - sviluppare le competenze necessarie a stimolare i bambini all'osservazione e manipolazione di semplici fenomeni fisici e alla riflessione sulle loro esperienze
• - sviluppare le competenze necessarie a progettare percorsi di apprendimento per bambini della scuola d’infanzia e primaria, basati su attività laboratoriali con materiali poveri
• - sviluppare le competenze necessarie a promuovere una appropriazione da parte dei bambini dei concetti alla base di alcuni semplici fenomeni fisici e del metodo per indagarli, nella direzione del superamento dei modelli spontanei verso i modelli scientifici

I vari argomenti del corso, riportati di seguito, saranno completati da elementi di storia della fisica e dalla descrizione di ricerche in didattica della fisica per la scuola dell’infanzia e primaria, dei principali modelli spontanei individuati in letteratura e di possibili strategie per superarli.

• - Introduzione alla fisica. Grandezze fisiche e processi di misura. Valore medio ed errori di misura. Unità di misura nel Sistema Internazionale.
• - Introduzione alla didattica della fisica e alle specifiche strategie di apprendimento attivo in questa disciplina. L’Inquiry-Based Science Education o metodo IBSE.
• - Il moto e la sua descrizione. Traiettoria e legge oraria. Definizione di velocità media e istantanea, accelerazione media e istantanea. Moto rettilineo uniforme e moto uniformemente accelerato. Grafici spazio-tempo, velocità-tempo e accelerazione-tempo. Moto di caduta dei gravi. Grandezze fisiche scalari e grandezze fisiche vettoriali. Scomposizione di un vettore nelle sue componenti rispetto a un sistema di riferimento. Somma e differenza di vettori.
• - Le forze: definizione come interazione tra corpi; effetti di una forza; forze di contatto, forze a distanza; forze attive, forze passive. Esempi di forze: forza elastica; forza-peso; reazioni vincolari; forze di attrito. Forze ed equilibrio. Misura di una forza. Natura vettoriale delle forze. Scomposizione in componenti e somma di forze. Rappresentazione delle forze agenti su di un corpo in equilibrio. Distinzione tra massa e forza-peso.
• - Le forze e il moto, secondo Aristotele e secondo Galileo. Sistemi di riferimento inerziali e non inerziali. Newton e i tre princìpi della dinamica. Principio di relatività galileiana. Caduta di un grave e moto del proiettile.
• - Galleggiamento e legge di Archimede. Misura della spinta di Archimede. Peso, densità e galleggiamento. Galleggiamento di solidi in liquidi e di liquidi in altri liquidi. Tensione superficiale e capillarità.
• - Definizione di pressione. Pressione nei fluidi. Fluidi comprimibili e incomprimibili. Fluidi in equilibrio. Principio di Pascal. Legge di Stevino. Aria e pressione atmosferica.
• - Suono. Sorgenti, propagazione e ricezione. Onde meccaniche e loro proprietà. Onde sonore. Riflessione, rifrazione, diffrazione e assorbimento del suono.
• - Energia: diverse forme, trasformazioni e proprietà. Distinzione tra forza ed energia. Lavoro di una forza; lavoro come modo di trasferire energia. Emergere del concetto di energia e del principio di conservazione nella storia del pensiero scientifico.
• - Temperatura, equilibrio termico, calore. Misura della temperatura. Sensazione termica. Conducibilità termica, materiali conduttori e materiali isolanti. Quantità di calore assorbito/ceduto da un corpo.
• - Energia termica di un corpo o di un sistema. Energia chimica contenuta nei combustibili e nel cibo. Scambio di calore tra due corpi (o due sistemi), come modo di trasferire energia da un corpo (o sistema) all’altro. Esperimenti di Joule. Energia interna, calore e lavoro: primo principio della termodinamica. Stati di aggregazione della materia e passaggi di stato
• - Fenomeni elettrostatici. Carica elettrica. Interazioni elettrostatiche e processi di elettrizzazione della materia. Materiali conduttori e isolanti.
• - Circuiti elettrici. Moto delle cariche, corrente elettrica, potenziale elettrico. Componenti di un circuito elettrico e loro rappresentazione. Leggi di Ohm. Circuiti in serie e in parallelo. Pila di Volta.
• - Fenomeni magnetici. Interazioni magnetiche e materiali: magneti, ferromagneti e materiali diamagnetici. Proprietà magnetiche della materia. Linee di campo magnetico come descrittori delle proprietà magnetiche dello spazio. Magnetizzazione temporanea e permanente. Bussole e campo magnetico terrestre. Cenni ai fenomeni elettromagnetici.
• - Luce e ombra. Propagazione rettilinea della luce. Meccanismo della visione e cenni ai modelli storici di interpretazione (modelli estromissivi, intromissivi, ibridi). Keplero e il modello dell'occhio/camera oscura. Fenomeni di riflessione e rifrazione della luce (specchi e lenti). Riflessione speculare e diffusa. Spettro elettromagnetico. Luce, colori e catena ottica. Sintesi additiva e sottrattiva dei colori.

Per maggiori dettagli sui contenuti del corso e del modo in cui sono trattati, fare riferimento alle dispense del corso (slide in pdf) messe a disposizione dalla docente.

• (A); Leone M.; Insegnare e apprendere fisica nella scuola dell'infanzia e primaria; Mondadori Milano; 2020; Capitoli: 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13, 14,15; 9788861846944 (stampa)
• (C); Allasia D., Montel V., Rinaudo G.; La fisica per maestri; Cortina Torino; 2003; Capitoli: 1,2,3,4,5,6,8,9; 9788882390952 (stampa)
• (C); Amaldi U., & La Rana A., Melegari G., Cerboneschi E., Joli E. (collaborators); Le traiettorie della fisica, Vol. 1; Zanichelli Bologna; 2016; Capitoli: 1,2,3,4,5; 978-8808321138 (stampa)
• (C); Michelini M., Toffolo A.; Il suono. Una proposta didattica basata su un percorso di esperimenti; Forum Edizioni Udine; 2007; ?8884203813 (stampa)
• (C); Fedele B., Michelini M., Stefanel A.; Fenomeni magnetici ed elettromagnetici, Forum Edizioni Udine; 2006; 8884203627 (stampa)
• (C); Straulino S., Olmi B.; Astronomia. Per gli studenti di scienze della formazione primaria; Zanichelli Bologna; 2020; ?978-8808820174
• (C); Giannetto E.; Il mio primo libro di fisica; Editrice Morcelliana Brescia; 2022; 978-8828404798
• (C); Besson U.; Didattica della fisica; Carocci editore Roma; 2015; ?978-8843077359
• (C); Gagliardi M., Giordano E.; Metodi e strumenti per l'insegnamento e l'apprendimento della fisica; Edises Napoli; 2014; 978-8865844151
• (C); Scapellato B.; Inquiry-Based Science Education. Dalla teoria alla pratica: l'approccio IBSE per una comprensione profonda delle scienze naturali; Pearson Torino; 2017; 978-8891907141

La docente mette a disposizione sull’apposito canale del corso diversi materiali per lo studio: le slide del corso, testi e articoli di approfondimento, video realizzati dalla docente, animazioni didattiche, indicazioni di siti web di didattica della fisica e suggerimenti per ulteriori approfondimenti, in particolare riguardo alle attività laboratoriali rivolte ai bambini.

La lezione introduttiva del corso sarà dedicata alle conoscenze di base della disciplina e sarà chiarito, inoltre, in cosa consistono le conoscenze preliminari.

L’iscrizione ai gruppi di laboratorio sarà possibile soltanto a corso iniziato, quando la docente darà comunicazione dell’apertura delle liste.

Il programma per studenti frequentanti e non frequentanti è il medesimo.

• Descrizione breve

  Lezioni dialogate con dimostrazioni di piccole esperienze sperimentali sulla cattedra ed esplorazioni di classe dei fenomeni fisici, secondo un approccio per indagine (Inquiry-based learning); utilizzo di presentazioni powerpoint, animazioni e video realizzati dalla docente; esercitazioni di classe per l'autoverifica; attività di laboratorio con materiali poveri, lavorando individualmente e in gruppo, con momenti di discussione collettiva e di confronto tra pari.

  Descrizione estesa

  Il corso di Didattica della fisica si articola in 48 ore di lezione e 10 ore di laboratorio, queste ultime a frequenza obbligatoria. Lezioni e laboratorio sono concepiti come reciproco completamento, in continuità l’uno con le altre, nell’ottica di acquisire una competenza teorica e pratica nella fisica dei fenomeni quotidiani e di imparare a tradurla in una didattica ‘del fare’ per la scuola dell’infanzia e la scuola primaria.

  Sviluppandosi su questo doppio binario, le lezioni prevedono una parte dedicata all’acquisizione dei fondamenti di fisica e una parte mirata a fornire strumenti e sviluppare competenze in didattica della fisica.

  A fronte di un utilizzo essenziale di formalismi matematici, sarà privilegiato un approccio pratico/concettuale alla materia. Saranno realizzati esperimenti sulla cattedra ed esplorazioni di classe, secondo un approccio per indagine (‘inquiry based’) ai fenomeni trattati. Saranno previste alcune esercitazioni di classe per mettere alla prova la propria comprensione dei concetti e l'appropriazione dei metodi e degli strumenti concettuali propri della fisica.

  Per i vari argomenti di fisica saranno illustrati esempi di ricerche in didattica della fisica per la scuola dell’infanzia e primaria, e i principali modelli spontanei individuati in letteratura, esemplificando anche possibili strategie per superarli. Sarà inoltre dato spazio a elementi narrativi di storia della fisica, efficaci anche per prevedere e identificare alcuni modelli spontanei diffusi tra i bambini (e non solo tra i bambini) circa i fenomeni naturali, con l’obiettivo di sviluppare gli strumenti cognitivi e didattici atti a superarli e sostituirli con i modelli scientifici. 

  Le ore di laboratorio permetteranno agli studenti di approfondire diverse tematiche del corso, cimentandosi con l’esplorazione diretta dei fenomeni e la realizzazione di esperimenti con materiali poveri. Saranno stimolate in particolare le capacità di osservazione e di interpretazione di ciò che si sta osservando, e le abilità pratiche di costruzione delle esperienze e di analisi dei risultati. Gli studenti saranno inoltre chiamati a elaborare in chiave didattica le esperienze proposte, individuando obiettivi di apprendimento e nodi concettuali, e riflettendo sulla progressione dei passaggi teorici e pratici necessari a una didattica efficace e solida nei contenuti scientifici. In continuità con le lezioni e a coronamento di queste, il laboratorio porterà infine gli studenti a progettare in autonomia brevi percorsi di apprendimento per la scuola dell’infanzia e la scuola primaria (moduli di intervento formativo), basati su attività laboratoriali e sull’approccio IBSE (Inquiry based science education). In particolare nella fase di progettazione didattica, sarà dato spazio al confronto tra pari e alla discussione collettiva del lavoro.

  Per frequentare il laboratorio con profitto è raccomandato aver studiato/compreso/assimilato i contenuti delle lezioni.

  Il corso richiede, accanto al lavoro in classe, un congruo impegno a casa, sia per quanto riguarda lo studio dei contenuti teorici delle lezioni, sia per quanto concerne la pratica sperimentale/laboratoriale e la progettazione dei percorsi didattici.

• L'esame prevede una prova scritta, che verterà sugli argomenti di fisica e di didattica della fisica trattati a lezione e in laboratorio, con particolare attenzione rivolta alla progettazione di percorsi di apprendimento basati su esperimenti ed attività laboratoriali.Si è ammessi alla prova d'esame solo dopo aver assolto all’obbligo di frequenza del laboratorio e alla consegna di alcuni elaborati scritti. Saranno infatti richieste:

  • - la compilazione individuale di una progettazione didattica, relativa ad argomenti del corso approfonditi - da un punto di vista sperimentale e didattico - durante la prima parte delle attività di laboratorio di Didattica della fisica;
  • - la preparazione di un elaborato di gruppo (‘modulo di intervento formativo’), che presenti un percorso di apprendimento basato su attività laboratoriali e mirato alla didattica nella scuola primaria o dell’infanzia. Questo lavoro sarà oggetto della seconda parte del laboratorio di Didattica della fisica, dove ogni gruppo presenterà e discuterà la propria proposta di percorso di apprendimento con la classe;

  
  

  La prova scritta mirerà a verificare:

  • - le conoscenze acquisite sui fondamenti della fisica e le competenze sviluppate nel risolvere semplici esercizi di fisica simili a quelli svolti nelle esercitazioni in classe (e visibili nelle slide del corso);
  • - le conoscenze acquisite nella didattica disciplinare e le competenze sviluppate nel progettare percorsi di apprendimento volti a esplorare con attività laboratoriali specifici fenomeni fisici e a familiarizzare con le pratiche dell’indagine scientifica.

  
  

  Saranno oggetto essenziale di valutazione:

  • - la conoscenza dei fondamenti di fisica trattati nel corso e la loro esposizione in termini chiari e rigorosi;
  • - la capacità di descrivere e interpretare correttamente semplici esperimenti didattici;
  • - la capacità di declinare in pratiche didattiche attive i contenuti di fisica.

  
  

  Si ricorda inoltre che, essendo lezioni e laboratorio concepiti come reciproco completamento e in continuità l’uno rispetto alle altre, per frequentare con profitto il laboratorio è essenziale aver assimilato i contenuti delle lezioni.

  Si sottolinea che il corso richiede, accanto al lavoro in classe, un congruo impegno a casa, sia per quanto riguarda lo studio dei contenuti teorici delle lezioni, sia per quanto concerne la pratica laboratoriale e la progettazione di percorsi didattici.

  La frequentazione del Laboratorio ha validità annuale (fino all'ultimo appello di febbraio 2026 per student* in corso; fino all'appello di marzo 2026 per student* fuori corso).

  Riguardo all’esame non è prevista una differenziazione nei contenuti, nelle modalità o nei criteri di valutazione tra studenti frequentanti e non frequentanti.

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