La ricerca didattica italiana nei progetti europei Il progetto...

La ricerca didattica italiana nei progetti europei

Il progetto MOSEM e la superconduttività per una innovazione didattica a scuola basata sulla ricerca.

Alberto Stefanel Unità di Ricerca in Didattica della Fisica

Università degli Studi di Udine

Il progetto europeo MOSEM ha coinvolto istituzioni di 12 nazioni nella progettazione e validazione di materiali didattici su elettromagnetismo e superconduttività nella scuola secondaria, come proposte di innovazione didattica e curricolare. La collaborazione italiana al progetto coordinata dall'Università di Udine si è caratterizzata come contributo di ricerca su diversi piani: progettazione e realizzazione di prototipi per lo studio

sperimentale della resistività di solidi in funzione della temperatura e dell'effetto Hall con sensori collegati via USB all'elaboratore

progettazione e validazione di proposte sperimentali low cost e relativi percorsi didattici integrati con i curricola di EM

studi sulla formazione insegnanti studi empirici sui processi di apprendimento degli studenti.

Trieste 23/09/2013 A. Stefanel - Progetto MOSEM 2

MOSEM (2007-10) and MOSEM2 (2008-11) Minds-On experimental equipment kits in Superconductivity and ElectroMagnetism for the

continuing vocational training of upper secondary school physics teachers

Supercomet-Mosem project family: http://mosem.eu

MOdelling and data acquisition for the continuing vocational training of upper secondary school physics teachers in pupil-active learning of Superconductivity and

ElectroMagnetism based on Minds-On Simple ExperiMents LIFELONG LEARNING PROGRAMME Leonardo da Vinci


Low tech kit

Progetti MOSEM-MOSEM2,

High-Tech kit

Progetti MOSEM-MOSEM2,


Support materials

+ HTK Exp + HTK Exp bookletbooklet + LTK Exp. + LTK Exp. BookletBooklet


Media database

mosem.eu

media.mosem.eu


La collaborazione italiana al progetto coordinata dall'Università di Udine (Resp. Scientifico Marisa Michelini):

Caratterizzata come contributo di ricerca


• YBCO. • Sensore di

Temperature •

• Riscaldatore

Progettazione e realizzazione di prototipi per lo studio sperimentale della resistività di solidi in funzione della temperatura

Il contributo di ricerca della URDF-UNIUD: A) Progettazione prototipi HTK

Gervasio M, Michelini M (2010), http://www.fisica.uniud.it/URDF/mptl14/contents.htm


Gervasio M, Michelini M (2010), http://www.fisica.uniud.it/URDF/mptl14/contents.htm



Misure di coefficiente Hall Fit dei dati per la misura del coefficiente Hall per un campione di Germanio




• Gervasio M, Michelini M (2010) A USB PROBE FOR RESISTIVITY VERSUS TEMPERATURE AND HALL COEFFICIENT, http://www.fisica.uniud.it/URDF/mptl14/contents.htm

• Gervasio M., Michelini M., Viola R (2009) Rozszerzenie zimylow poprzez komputer – promiary termiczne, optyczne i elektryczne, Postepy Fizyki (Rivista della Società di Fisica Polacca), Tom 60, Zeszyt 6, pp. 249-254.

• Michelini M ed. (2010) Proposte didattiche sulla fisica moderna, Strumenti per una didattica laboratoriale, MIUR-PLS-UniUD, Udine [ISBN 978-88-97311-04-1]

• Greczyło T, Michelini M, Santi L, Stefanel A (2010) Measuring and Analyzing the resistivity break down of high temperature superconductors in a didactic laboratory, in Multimedia in Physics Teaching and Learning, Michelini M, Lambourne R, Mathelisch L eds, SIF, Bologna and in Il Nuovo Cimento, 33 C, 3, DOI 10.1393/ncc/i2010-10620-3, NIFCAS 33(3) pp.147-155

• Greczylo T, Bouquet F, Ireson G, Michelini M, Engstrøm V (2010) High-Tech-kit – the set of advanced activities from the MOSEM project, in Multimedia in Physics Teaching and Learning, Michelini M, Lambourne R, Mathelisch L eds, SIF, Bologna and in Il Nuovo Cimento, 33 C, 3 (DOI 10.1393/ncc/i2010-10621-2) NIFCAS 33(3) 1-238, pp.221-229

• Gervasio M, Michelini M, Stefanel A (2012) Computer on-line systems for innovative Labs in Secondary School, in IYPT book, Izadi D ed


http://www.fisica.uniud.it/URDF/mptl14/contents.htmhttp://www.fisica.uniud.it/URDF/mptl14/contents.htmhttp://www.fisica.uniud.it/URDF/mptl14/contents.htm


Progettazione e validazione di proposte sperimentali low cost e relativi percorsi didattici integrati con i curricola di EM

Il contributo di ricerca della URDF-UNIUD: B) Progettazione-sviluppo proposte e percorsi SC-EM


• Engstrom V, Ireson G, Latal H, Mathelisch L, Michelini M, Peeters W, Rath G (2008) The Supercomet 2 Project: teacher seminar and teacher guide, in Frontiers of Fundamental and Computational Physics – FFP9, Sidharth BG, Honsell F, Mansutti O, Sreenivasan K, De Angelis A eds., selected papers, American Institut of Physics – AIP 1018, Melville-New York [ISBN 978-0-7354-0539-4], pp.221-224

• Michelini M, Viola R, Engstrom V (2008) Superconduttività: esperimenti e modelli. Il laboratorio reale e il laboratorio virtuale nel progetto Supercomet 2, in Didamatica 2008 - Informatica per la didattica, parte I, Andronico A et al eds., selected papers book, Laterza ed., Bari [ISBN: 978-88-8231-456-9], pp.110-114

• Michelini M, Viola R (2008) Gli strumenti multimediali della sperimentazione Supercomet, in Didamatica 2008 - Informatica per la didattica, parte II, Andronico A et al eds., selected papers book, Laterza ed. Bari [ISBN: 978-88-8231-456-92008], p. 975

• Engstrom V, Karwasz G, Michelini M, Peeters W, Viola R (2009) Il Progetto europeo Mosem su EM e SC: strategie per il coinvolgimento attivo dei ragazzi e risorse in rete telematica, LFNS, XLII, 3-sup, pp.120-128

• Karwasz G, Engstrom V, Michelini M, Viola R (2009) I materiali didattici del progetto europeo Mosem, LFNS, XLII, 3-sup, pp.140-150

• Michelini M, Viola R (2009) Esperimenti semplici Hands-on Minds-on di EM, LFNS, XLII, 3-sup, pp.151-157 • Viola A, Gervasio M, Michelini M (2009) Discovering Electromagnetic Induction: Interactive Multimedia

Path, MPTL14 Proceeding, CD-ROM and http://www.fisica.uniud.it/URDF/mptl14/contents.htm • Michelini M, Viola R (2009) A proposal for a curricular path about electromagnetic induction, In Physics

Curriculum Design, Constantinou CP, Papadouris N eds, Cyprus http://lsg.ucy.ac.cy/girep2008/intro.htm • Michelini M, Viola R (2010) Un percorso hand-on sulla superconduttività con gli studenti della scuola

estiva di fisica moderna a Udine, La Fisica nella Scuola, XLIII, sup.4, pp.155-160 • Michelini M ed (2010) Proposte didattiche sulla fisica moderna, Strumenti per una didattica

laboratoriale,., MIUR-PLS-UniUD, Udine [ISBN 978-88-97311-04-1]

Il contributo di ricerca della URDF-UNIUD: B) Progettazione-sviluppo proposte e percorsi SC-EM

http://www.fisica.uniud.it/URDF/mptl14/contents.htmhttp://www.fisica.uniud.it/URDF/mptl14/contents.htmhttp://lsg.ucy.ac.cy/girep2008/intro.htm


Il contributo di ricerca della URDF-UNIUD: C) Formazione insegnanti

Udine

13 docenti di Scuole di Udine, Cividale, S. Daniele, Vicenza, Codroipo + Master IDIFO in e-learning

Bari 4 docenti di 3 scuole

Crotone 14 docenti di 1 scuola

Bolzano 5 docenti di 2 scuole

Treviso 5 docenti di 1 scuola

Cosenza 35 docenti di scuole di Cosenza, Rende, Catanzaro

Modena 4 docenti di 2 scuole

Latina 10 docenti di 5 scuole

• 20 scuole in 15 città e località Italiane

• 89 insegnanti

Formazione insegnanti in MOSEM2

• Udine 5 sessioni Feb-Maggio 10 & 2 sess. Dic10-Gen11)

• Cosenza 3+2 sess. Dic 09-Gen 10 & 1 sess. Maggio 11

• Crotone 3 sessioni Maggio 11

• Treviso 3 sess. Feb-Mar10

• Bolzano 3 sess. Feb-Mar 10.

Ogni sessione : 3-4 ore.



Ses. Attività Tema

1 Part A. Introd. Part B. Lab. Did. esperienziale e PS (EDL-PS)

Progetti Supercomet family & MOSEM-MOSEM2: Proposte a materiali didattici: kit sperimentali, materiali on-line, multimedia Esplorazione qualitativa di fenomeni di conduzione elettrica, magnetismo e induzione em con materiali e proposte sperimentali LTK MOSEM.

2 EDL-PS Esplorazione qualitativa dei fenomeni di superconduttività con HTK MOSEM2: effetto Pinning ed effetto Meissner, modello treno MAGLEV.

3 EDL Analisi con sensori on-line del fenomeno dell’induzione em, legge FNL e modellizzazione

4 EDL Misure di coeff. Hall e R vs T per metalli, semiconduttori, SC

5 Design Progettazione delle attività in classe. Presentazione e discussione delle propsote elaboratre dagli insegnanti nelle sperimentazioni SC2. Progettazione e discussione proposte e progetti di percori didattici da implementare a scuola; preparazione materiali ed esperimenti



• Questionari CK & PCK




Da questionari CK-PCK (da Michelini, Viola 2012): - Gli insegnanti tendono a identificare ciò che gli studenti sanno/non sanno

invece di concentrarsi sull'implicito nodo di apprendimento; - per affrontare i nodi di apprendimento degli studenti viene suggerito di

utilizzare attività sperimentali , pur senza specificarle, oppure di ripetere quanto già introdotto in precedenza, senza tenere conto dello specifico nodo evidenziato dallo studente.

- Alcuni insegnanti hanno evidenziato, loro stessi , i problemi di apprendimento sui concetti di SC

- Essi possiedono una sorta di percezione intuitiva di MRE, in cui prevaleva un profondo bisogno di contenuto , in quanto la ricostruzione didattica non è stata percepita come sufficiente, mentre invece è sentita come necessario il padroneggiare il contenuto.

Un'attività PCK è uno strumento utile perché gli insegnanti affrontano direttamente i nodi, sono costretti a riconoscere i nodi degli studenti e imparano a discuterli con gli studenti (anche attraverso il confronto tra pari).



• Viola R, Michelini M, Santi L, Corni F (2008) The secondary school experimentation of Supercomet in Italy, in Frontiers of Physics Educ., R.J. Sepic et al eds., Zlatni. Rijeka. p.190-196

• Engstrom V, Ireson G, Latal H, Mathelisch L, Michelini M, Peeters W, Rath G (2008) The Supercomet 2 Project: teacher seminar and teacher guide, in FFP9, Sidharth BG et al. eds., AIP 1018, Melville-New York [ISBN 978-0-7354-0539-4], pp.221-224

• Michelini M, Santi L, Viola R, Corni F (2008) Superconductivity in Italian Secondary Schools, in FFP9, Sidharth BG et al. eds., AIP 1018, Melville-New York. pp.225-226

• Michelini M, Viola R (2008) PPTs Explores Magnetic Interactions as a Base to Understand Lorenz Force, in FFP9, Sidharth BG et al. eds., AIP 1018, Melville-NY, 240-243

• Michelini M, Viola R (2009) Blended Modality in Implementing an European Project on Curricular Innovation for Research Based in-Service Teacher Training on Superconductivity, MPTL14 Proceeding, CD-ROM and http://www.fisica.uniud.it/URDF/mptl14/contents.htm

• Michelini M, Viola R (2011) Research-oriented training for Italian teachers involved in European MOSEM Project, Communications: SIF Congress 2009, Il Nuovo Cimento, 34 (5), pp. 255-275


http://www.fisica.uniud.it/URDF/mptl14/contents.htm

Loc Event manifestation

Date (h)

N. T/S School Type (*)-Loc

1 Udine Salone dello studente ‘10

Febb10 20/250 +10 par

LS Udine; LS Cervignano; ITI Udine; IPSIA S Daniele

2 Martignacco (UD) Young 2010 Marzo10 15/270 +50 others

LS Codroipo, Tolmezzo, Monfalcone, Udine; Cervignano;

ITI Udine, Pordenone, Tolmezzo; IPSIA Udine; Gemona

3 Udine Settimane Sci 2010 Marzo10 5/90 LS Udine; LS Cervignano; ITI Udine

4 Siena SE Pigelleto 9-10 Sett.10 8/40 LS ArSezzo; LS Siena;

5 Pordenone 70 anni del LS Grigoletti

16 0tt.10 7/125 LS Grigoletti, Pordenone

Udine Settimane Sci 2011. Feb11 4/92 LS Marinelli, Udine LS Quadri, Vicenza

6 Cosenza Progetto PLS. Mag11 6/40 Schools from Cosenza and surrounding

7 Crotone Progetto Maturità Mag11 4/12 LS – Filolao, Crotone

8 Udine SE nazionale 2011 25-30 luglio 11 7/45 Students coming from schools of different italian cities

9 Siena SE Pigelleto 2011 5-10 Sett11 9/40 LS Arezzo; LS Siena;


Il contributo di ricerca della URDF-UNIUD: D) Sperimentazioni di ricerca con studenti


- Sperimentazioni di ricerca in otto contesti di sei province italiane (UD-PN-CS-BA-KR–SI) con oltre 400 studenti di scuola superiore

- interventi esplorativi in contesti e con modalità dell’educazione informale a Udine, Pordenone, Frascati con oltre 800 studenti.

- positivi test di fattibilità sull’introduzione della superconduttività nella scuola secondaria superiore.

- documentato il sistematico interesse degli studenti non limitato alla semplice osservazione di fenomeni insoliti e sorprendenti, ma focalizzato allo sviluppo ed esplorazione d’ipotesi interpretative.

- Hanno evidenziato che il personale coinvolgimento nell’esplorazione fenomenologica di situazioni/problemi attiva progettualità nella validazione sperimentale di ipotesi. Tali ipotesi sono più spesso focalizzate a rendere conto della stabilità della levitazione. Laddove si focalizzano sull’instaurarsi dello stato superconduttivo, in tali ipotesi vengono attribuiti inizialmente ai superconduttori proprietà elettriche e/o magnetiche ordinarie, che progressivamente vengono modificate dal riconoscimento della loro natura di conduttori ideali e/o diamagneti ideali



Analisi di situazioni in cui un magnete cade su/dentro un conduttore di rame/SC: da idee naïve degli studenti (proprietà diamagnetiche del Cu

prevista debole interazione) al riconoscimento delle correnti indotte e forte interazione magnete-correnti

Attivazione di modellizzazione coerente anche della levitazione Meissner: dall’idea che un conduttore con R=0 non influenzi la caduta, a modelli basati su correnti indotte permanenti, proprietà diamagnetiche del superconduttore, assenza dell’effetto Joule

positiva correlazione tra: modalità di rappresentazione del campo magnetico all’esterno e all’interno di cilindri di materiali ferro/para/diamagnetici e quella dei corrispondenti vettori di dipolo magnetico; modalità di rappresentazione del campo intorno e all’interno di un superconduttore.



• Corni F, Michelini M, Santi L, Stefanel A, Viola R (2009) Curricular Paths in the Supercomet2 Experimentation in Italy, in Physics Curriculum Design, Constantinou CP, Papadouris N eds, http://lsg.ucy.ac.cy/girep2008/intro.htm

• Viola R: (2010) Innovazione didattica nella Scuola Secondaria: una proposta curricolare sulla superconduttività, unpublished PhD Thesis, University of Udine, pp.171-173

• Viola Stefanel A, Michelini M, Santi L (2012) High school students analyzing the phenomenology of superconductivity and constructing model of the Meissner effect, in Tasar F.ed., sel. Paper of World Conference on Physics Education

• Marisa Michelini, Lorenzo Santi, Alberto Stefanel (2013) Modelli sulla superconduttività di studenti di scuola secondaria

http://lsg.ucy.ac.cy/girep2008/intro.htmhttp://lsg.ucy.ac.cy/girep2008/intro.htm

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