Progetto IDIFO. Fisica Moderna per la Scuola. Materiali, aspetti e proposte per l’innovazione didattica e l’orientamento

L’Unità di Ricerca in Didattica della Fisica dell’Università di Udine (www.fisica.uniud.it/URDF) ha proposto il Progetto IDIFO nell’ambito del Progetto Lauree Scientifiche come iniziativa congiunta delle unità di ricerca in didattica della fisica delle Università degli Studi di Bologna, Milano, Milano Bicocca, Napoli, Palermo, Pavia, Roma La Sapienza, Torino, con la collaborazione delle Università degli Studi di Bari, Bolzano, Lecce, Modena e Reggio Emilia, Trento, Trieste. Il Progetto IDIFO ha realizzato dal 2006 al 2009, oltre ad un Master biennale per insegnanti in rete telematica, una Scuola Estiva nazionale di Fisica Moderna per studenti e tre Workshop in presenza a Udine. Esso ha visto coinvolte nella sua realizzazione anche le Università della Basilicata e della Calabria nella sua prosecuzione nell’ambito del Progetto Lauree Scientifiche 2 (2009). Il Master IDIFO, di durata biennale da marzo 2006 a giugno 2008 per complessive 600 ore di attività didattiche in presenza e a distanza, si è posto l’obiettivo di formare un insegnante esperto in: didattica della fisica moderna (soprattutto fisica quantistica, relativistica, statistica e della materia, con elementi di fisica nucleare, delle particelle elementari e cosmologia); b) formazione al pensiero teoretico in fisica; c) attività sperimentale sugli esperimenti cruciali e fondamentali per la fondazione del modo di pensare quantistico; d) impostazione del pensiero relativistico moderno; e) spiegazione delle principali applicazioni moderne della fisica quantistica e relativistica; f) formazione di altri insegnanti sull’innovazione didattica in fisica nella scuola secondaria; g) progettazione e realizzazione di materiali ed attività per l’orientamento formativo in fisica. Il progetto si è strutturato in 4 Aree Formative (generale, caratterizzante, progettuale e situata) articolate in 5 Moduli tematici: A. fisica quantistica (18 cfu); B. relatività ristretta e generale (12 cfu); C. fisica statistica e della materia (15 cfu); D. fisica nucleare, delle particelle e cosmologia (2 cfu); E. orientamento e problem solving come sfida operativa orientante (6 cfu). Grande spazio è stato riservato alla discussione di proposte didattiche, all’analisi ed al confronto di scelte su questioni messe in luce dalla ricerca didattica sui vari temi affrontati: è stata favorita la riflessione individuale e di gruppo. La ricerca didattica è stata sorgente e modalità di realizzazione del Master. I Workshop intensivi in presenza (WS) hanno avuto un valore formativo autonomo, che nello stesso tempo potenzia enormemente la formazione a distanza. La possibilità di eseguire esperimenti significativi e confrontarsi sui risultati e sul loro ruolo, la discussione intorno a nuclei fondanti e nodi concettuali della meccanica quantistica e della relatività einsteiniana in seminari di rassegna o in analisi comparate di approcci didattici ed il confronto in presenza delle proposte formative e didattiche degli insegnamenti, dei prodotti dei corsisti, ne ha fatto una palestra esemplare e fertile di formazione per professionisti riflessivi. Il primo di essi è stato tutto dedicato agli insegnanti del Master (WS1). Si è tenuto a Udine nel periodo 4-8 settembre 2006. Esso è stato molto impegnativo: 10 ore al giorno di attività (5 al mattino e 5 al pomeriggio) per 5 giorni interi, a cui si sono aggiunte due attività serali di 3 ore ciascuna. Sono stati svolti 18 esperimenti di cui 7 eseguiti direttamente dai corsisti e 11 effettuati dalla cattedra. Le relazioni generali sono state sempre seguite da ampia discussione di merito. Le attività principali del WS1 (seminari, attività di laboratorio) sono state riprese da una troupe di una ditta specializzata nella produzione di materiali didattici multimediali (MEDIA project) e sono disponibili sia sotto forma di DVD che direttamente visionabili sul sito http://dida.unile.it/DIDACenter/Le%20News/files/UDINE/index.htm. Impossibile sintetizzare per iscritto la ricchezza delle discussioni effettuate in tale WS1, alla presenza di esperti nel settore a livello internazionale. Abbiamo così deciso di mettere a disposizione in web le videoregistrazioni delle discussioni nel sito messo a disposizione dall’Università di Lecce e raggiungibile anche dal sito del progetto IDIFO (http://www.fisica.uniud.it/URDF/laurea/pls1.htm). Il secondo WS si è proposto di realizzare la ricaduta sul territorio del Progetto IDIFO per studenti ed insegnanti del Friuli Venezia Giulia (WS2), in sinergia con il progetto LEMI_EST. È stato realizzato in due fasi e sedi (marzo a Udine ed aprile a Pordenone per 2 settimane) ed ha visto utilizzare sul territorio del Friuli Venezia Giulia i materiali prodotti nel Master (percorsi didattici ed esperimenti cruciali di fisica moderna), con attività formative per insegnanti e per studenti di laboratorio didattico concettuale, esplorativo e sperimentale: i relativi programmi sono pubblicati nel già citato sito del Progetto IDIFO. Il WS3 è stato realizzato in concomitanza con Scuola Estiva di Fisica Moderna per studenti, tenutasi a Udine nel luglio 2007 ed ha intrecciato contenuti ed attività per gli insegnanti del Master con quelli per studenti selezionati a partecipare alla Scuola stessa. In tale sede le progettazioni didattiche dei corsisti sono state analizzate e discusse ed alcune sperimentate con studenti di eccellenza della Scuola Estiva. I docenti del Master che seguivano sul campo l’attuazione di proposte didattiche elaborate dai corsisti a seguito degli insegnamenti in rete telematica e da loro stessi revisionate. Le attività sperimentali su cui erano stati formati i corsisti nel WS1 sono state proposte ai ragazzi, con due livelli di sostegno: quello dei corsisti e quello dei docenti del Master. La straordinaria ricchezza di un simile contesto ha insegnato molto a tutti su molti livelli e ci ha dato un modello di formazione in presenza. I materiali messi a disposizione nelle attività in presenza meritano un discorso a parte: kit didattici per attività sperimentali esplorative e opuscoli di proposte didattiche sperimentate hanno accompagnato le schede di lavoro e di monitoraggio basate su strategie di Inquiry learning e Previsione Esperimento Confronto (PEC). Schede di valutazione hanno permesso di arricchire il monitoraggio delle attività ed hanno completato le informazioni ricavate con test ed interviste. La valutazione è infatti stata particolarmente attenta ed affidata a membri interni al processo (docenti, corsisti Master, studenti della Scuola Estiva) ed a esperti o testimoni esterni, come rappresentanti del Ministero, dell’ANSAS nazionale, dell’Associazione per l’Insegnamento della Fisica e degli studenti del territorio. Il valore dei contenuti di queste attività è risultato di interesse al di fuori di esse. Abbiamo allora deciso di raccogliere in questo volume i materiali più significativi per gli insegnanti prodotti nelle attività in presenza, senza pretesa di essere esaustivi. I materiali utilizzati per la formazione nel Master sono stati rielaborati e pubblicati nel sito del progetto alla pagina http://www.fisica.uniud.it/URDF/laurea/idifo1/piano.htm. Nel volume Progetto IDIFO. Formazione degli insegnanti all’innovazione didattica in fisica moderna e orientamento. Contributi di una comunità di ricerca in didattica della fisica a un progetto di formazione a distanza degli insegnanti: strategie e metodi (1) abbiamo pubblicato l’analisi di ricerca che è stata fatta per la formazione degli insegnanti ed i relativi risultati in alcuni principali ambiti tematici. Nel volume Progetto IDIFO. Letture e strumenti didattici sulla fisica moderna. Materiali per studenti (2) pubblichiamo i materiali didattici più significativi utilizzati nella Scuola Estiva di Fisica Moderna (3) ed in altri Workshop per studenti. In questo volume abbiamo dedicato il primo capitolo ai seminari che hanno offerto un contributo di tipo culturale generali in quanto discussioni di fondamenti e ricostruzioni disciplinari a scopo didattico o studi storici. Abbiamo scelto 6 lavori rappresentativi, tra i molti seminari interessanti tenuti. Nel secondo capitolo abbiamo raccolto le proposte didattiche presentate e discusse nei WS con i corsisti del Master IDIFO. Nel terzo capitolo abbiamo presentato l’attività di laboratorio sperimentale proposta ai corsisti del Master e agli studenti della Scuola Estiva. Alcuni contributi offerti nel WS2 su aspetti trasversali o temi interdisciplinari sono raccolti nel capitolo 4. Nel Capitolo 5 abbiamo scelto di pubblicare alcuni progetti elaborati dagli insegnanti: i quattro sperimentati nella scuola estiva ed uno di completamento delle proposte didattiche di meccanica quantistica. Nel capitolo 6 riportiamo studi emblematici di ricerca (fenomeno grafica ed empirica) sulla sperimentazione con ragazzi di una proposta di meccanica quantistica, che è stata oggetto di formazione nel Master IDIFO. Nel capitolo 7 illustriamo le caratteristiche della Scuola estiva di fisica moderna per studenti di scuola secondaria e dei materiali di supporto, monitoraggio e valutazione utilizzati nelle attività in presenza. In appendice riportiamo i programmi dei WS. Ci auguriamo che questo materiale sia utile per gli insegnanti interessati all’innovazione didattica in fisica moderna e invitiamo i nostri lettori ad inviarci commenti e riflessioni. Grazie fin d’ora per l’attenzione a questo nostro impegno. 1. Michelini M. ed. (2010) Progetto IDIFO. Formazione degli insegnanti all’innovazione didattica in fisica moderna e orientamento. Contributi di una comunità di ricerca in didattica della fisica a un progetto di formazione a distanza degli insegnanti: strategie e metodi, Lithostampa, Pasian di Prato (Udine). 2. Michelini M. ed. (2010) Progetto IDIFO. Letture e strumenti didattici sulla fisica moderna. Materiali per studenti Lithostampa, Pasian di Prato (Udine). 3. Michelini M., Santi L., Stefanel A. (2010) La prima Scuola Estiva di eccellenza per studenti di scuola secondaria superiore sulla fisica moderna a Udine in La Fisica a Udine. Dedicato a Flavio Waldner; Michelini M., ed., Lithostampa, Pasian di Prato (Udine).