Sono stati realizzati diversi tipi di laboratorio per studenti provenienti da licei scientifici del territorio con impostazione e materiali di ricerca in didattica della fisica. Ogni tipo di laboratorio ha comportato la co-progettazione con gli insegnanti, attività laboratoriale all’Università o a distanza, ulteriore lavoro nelle classi da parte di insegnanti. I tipi di laboratorio realizzati sono diversificati per impostazione, durata e struttura:

MASTERCLASS (durata media attività in presenza presso i laboratori universitari- 8 ore)

Esplorazione di un percorso concettuale di tipo Inquiry-Based-Learning con conduzione di esperimenti in laboratorio, esperimenti simulati e modellizzazione. Vengono utilizzate schede tutoriali e test di ingesso e uscita per favorire il ragionamento degli studenti durante l'attività e monitorarne i loro processi di apprendimento. Tale attività, oltre alle 8 ore di attività presso l’Università, è inoltre completata da 4-6 ore preliminari curriculari in classe, eventuali altre 4-6 ore di completamento e approfondimento; 4-6 ore di verifica e valutazione. Sono state condotte Masterclass sulle seguenti tematiche:

• Meccanica Quantistica - Percorso laboratoriale IBL sui fondamenti concettuali della meccanica quantistica e le basi del suo formalismo con approccio alla Dirac, problem solving sperimentale e di analisi di esperimenti ideali con simulazioni al computer.
• Ottica fisica: diffrazione e interferenza - Esplorazione della fenomenologia e progettazione di esperimenti per lo studio delle leggi fenomenologiche. Analisi dati degli esiti di esperimenti condotti con sensori on-line dagli studenti (o effettuati in remoto). in remoto su diffrazione e interferenza realizzati con sensori collegati all’elaboratore; analisi dati effettuata su foglio elettronico dagli studenti sulla base dei dati da loro raccolti o su dati campione (nel cosa di attività condotte in remoto). Modellizzazione del fenomeno sulla base del principio di Huygens-Fresnel.
• Fenomeni e modelli sulla superconduzione -        Esplorazione sperimentale e con misure con sensori on-line delle proprietà magnetiche e di conduzione elettrica di superconduttori e modellizzazione della levitazione per effetto Meissner. Analisi della stabilità della levitazione con modello di treno MAGLEV
• Spettroscopia – Fenomenologia dell’interazione luce-materia. Discussione e analisi di esperimenti dimostrativi sulla spettroscopia con varie sorgenti e sistemi spettroscopici. Costruzione di uno spettroscopio con materiali semplici. Misura dell’energia di emissione di LED sfruttando l’effetto fotoelettrico interno. Misure spettroscopiche con spettrometro digitale e con goniometro ottico. Costruzione del legame tra spettro e livelli energetici di un atomo emettitore. Esercizi.

LABORATORI SU ESPERIMENTI DI FISICA MODERNA (durata media 2 ore)

Attività con introduzione ad un esperimento di fisica moderna, misura a gruppi con la supervisione di un ricercatore/insegnante e discussione dei risultati. Sono stati condotti su:

• Misura del rapporto e/m per l’elettrone
• Esperimento di Franck-Hertz
• Conduzione elettrica
• Polarizzazione
• Diffrazione da singola fenditura
• Misura della velocità della luce

CLOE - CONCEPTUAL LABORATORY OF OPERATIVE EXPLORATION (durata media 3 ore)

Discussione concettuale di un tema con l'ausilio di esperimenti esplorativi. Gli studenti esplorano operativamente in un percorso semi-strutturato i nodi concettuali della tematica scelta. Sono stati attuati per le seguenti tematiche:

• Polarizzazione della luce (dall’esplorazione qualitativa dell’interazione di luce con Polaroid, alla legge di Malus esplorata con sensori on-line)
• Diffrazione (studio sperimentale della diffrazione da singola fenditura)
• Spettroscopia (analisi sperimentale dello spettro della luce emessa da diverse sorgenti
• Oscillatore massa mola (analisi cinematica dinamica di un oscillatore massa molla, dei parametri da cui dipende e ricostruzione delle leggi fenomenologiche che lo descrivolo dai dati sperimentali. Analisi energetica del fenomeno
• Onde e oscillatori
• Misure con app per smartphone per lo studio del suono
• Misure con app per smartphone per lo studio dei fenomeni meccanici

MASTERCLASS IPPOG SULLA FISICA DELLE PARTICELLE

Secondo gli standard INFN, con singoli partecipanti da diverse classi e scuole. La collaborazione con l’INFN è stata essenziale. Nel 2019 hanno visto partecipare 68 studenti.

SPERIMENTAZIONI IN CLASSE (durata media 12 ore)

Percorso tematico sulla spettroscopia svolto in classe con compilazione di schede tutoriali con finalità di ricerca. Studio dei fenomeni di emissione di luce. Analisi degli spettri di luce emessa da varie sorgenti e sistemi spettroscopici. Costruzione di uno spettroscopio con materiali semplici. Misura dell’energia di emissione di LED emittenti su diversi colori sfruttando l’effetto fotoelettrico interno. Misure spettroscopiche con spettrometro digitale e diffrazione alla Brag con goniometro ottico. Modello a livelli energetici dell’atomo e legame con lo spettro di emissione. Esercizi di autovalutazione e in preparazione dell’esame di stato conclusivo.

DETTAGLIO ATTIVITÀ