L’Unità di ricerca di Udine in didattica della fisica dell’Università di Udine (URDF) ha lavorato in collaborazioni nazionali e internazionali sui seguenti principali temi: l’educazione informale per il raccordo della conoscenza quotidiana (o di senso comune) con quella scolastica; l'educazione scientifica di base; l’innovazione didattica nell’insegnamento scientifico e il contributo delle nuove tecnologie, sia nell’ambito della fisica classica, sia sulla costruzione delle basi della fisica dell’ultimo secolo; l’orientamento formativo in campo scientifico. Sui diversi ambiti l’attività di ricerca ha riguardato anche la correlata formazione degli insegnanti in servizio e iniziale (laddove attiva).
Le collaborazioni internazionali si sono inserite nelle attività delle principali associazioni di ricerca in didattica della fisica a livello internazionale:

• GIREP - Group International de Recherche sur l’Einsegnement de la Physique
• ESERA - European Science Education Research Association
• AAPT – American Association for Physics Teaching

e in numerosi progetti Europei, tra cui:

• European Physics Education Network (EUPEN)
• Forum Europeen de l’Orientation Accademique (FEDORA)
• Progetto SECURE - Science Education Curriculum Research
• HOPE network  – HOrizon in Physics Education
• Quattro progetti della famiglia SUPERCOMET (Supercopet 1 e 2, MOSEM e MOSEM²)
• Quantum Flagship – Education e nel progetto QTEdu pilot_School _Development of quantum concepts via different two-state approaches
• Progetto Interreg Italia-Slovenia

Le collaborazioni nazionali hanno riguardato soprattutto tre principali referenti:

• le unità di ricerca didattica della Fisica delle Università italiane (MI, MO, NA, PA, PD, PV, RM, TO) con cui sono stati realizzati i progetti MURST40% e CNR sulla didattica della Fisica (Fisiss e TIDIFI), e successivamente i PRIN SeCIF, IMOFI e FFC e le 18 unità di ricerca che hanno collaborato alle oltre dieci edizioni del progetto IDIFO del PLS – Fisica (Innovazione Didattica in Fisica e Orientamento) (UniBO; UniCAL; UniCAM; UniFI; UniGE; UniMC; UniMI; UniMORE; UniNA; UniPA; UniPV; UniRM-La Sapienza; UniRM-Tre; UniSALENTO; UniSI; UniTN; UniTS; UniUD; UniVR; INFN Nazionale, Sezione di Trieste e Gruppo Collegato di Udine.
• i Centri della Conferenza Nazionale dei Centri Universitari di Ricerca Educativa e Didattica (CONCURED)
• il Centro di Ricerca Interuniversitario GEO per lo Studio della Condizione Giovanile, dell’Organizzazione, delle Istituzioni Educative e dell’Orientamento
• La Società Italiana di fisica
• l’Associazione per l’Insegnamento della Fisica (AIF).

Sono state elaborate proposte didattiche per l’insegnamento della fisica della materia condensata che hanno posto il problema dello studio di modalità di introduzione della fisica quantistica nella didattica della fisica secondaria e della formazione degli insegnanti.

Si sono studiate in particolare unità curriculari per il superamento di nodi concettuali in meccanica e si sono condotte numerose sperimentazione di ricerca sull’innovazione didattica mediante nuove tecnologie.
Il Centro Laboratorio per la Didattica della Fisica (CLDF), in quanto struttura di raccordo tra la scuola e l'università, è la sede di lavoro congiunto con gli insegnanti e di una pluralità di analisi sui bisogni formativi degli insegnanti: le ricerche condotte dall’Unità di Udine trovano in tale sede collaborazione e valutazione da parte del mondo della scuola. Ad esso e al Laboratorio di Ricerca didattica del Dipartimento di Fisica dell'Università di Udine fanno riferimento anche le ricerche condotte nei progetti summenzionati.

L’impiego delle nuove tecnologie per l’attività sperimentale e la modellizzazione in fisica sono stati il perno di proposte didattiche originali e di progetti coordinati nazionalmente e a livello internazionale sullo sviluppo professionale degli insegnanti in servizio in presenza e a distanza. L’attività sperimentale con materiali di basso costo, anche se di moderna tecnologia, come i sensori on-line, ha ispirato anche proposte per attività di orientamento formativo alla scienza.
La realizzazione di una mostra di oltre 200 esperimenti (Mostra GEI) per costruire un ponte tra l’esperienza quotidiana e la sperimentazione scolastica ha portato allo sviluppo di 4 linee di ricerca: a) sui processi concettuali in ambito scientifico, b) curricolare, c) sviluppo di prototipi sperimentali, d) modelli di formazione insegnanti. È stata promossa anche la realizzazione di un prodotto multimediale interattivo in rete telematica per lo studio di stati e processi termici, di software di simulazione, di un ambiente web (GEIWEB) a supporto della mostra e della formazione insegnanti di base.

La ricerca internazionale evidenzia infatti come siano necessarie nuove strategie didattiche per quel cambiamento concettuale, capace di realizzare la transizione dal senso comune a una visione scientifica dei fenomeni. In particolare, la riduzione immaginativa prodotta dall’osservazione in tempo reale dei grafici di grandezze significative in un fenomeno, il personale coinvolgimento nella formulazione di ipotesi interpretative e nel valutare modelli, la possibilità di discutere anche tra pari le idee sono importanti strumenti di apprendimento, resi possibili dalle nuove tecnologie. Il loro impiego comporta un cambiamento così profondo nella didattica tradizionale da produrre una modifica del ruolo dell’insegnante, della sua interazione con la classe, delle sue competenze.
Il problema centrale è la messa a punto di modelli di formazione degli insegnanti, che integrino aspetti disciplinari e metodologico-didattici, in modo situato. Recenti studi hanno infatti evidenziato, che il personale coinvolgimento nell’esercizio professionale è la condizione necessaria per la ricaduta dell’azione formativa in quella didattica. E’ urgente studiare le modalità di attuazione di tali processi in campo scientifico, anche per produrre materiali di riferimento capaci di attivare il superamento dei nodi concettuali in campo scientifico.
Le nuove tecnologie informatiche danno un grande contributo su entrambe i piani, offrendo nuovi obiettivi per l’apprendimento nell’attività in classe.
Ambienti di apprendimento multimediale in rete telematica di più ampia portata costituiscono i prodotti di riferimento per una formazione dell'insegnante a distanza e in presenza mirata all'innovazione didattica nell'insegnamento scientifico.
Gli studi effettuati hanno portato a produrre vari tipi di tutorial basati sul modello IBL con domande stimolo e sfide interpretative sull’analisi di fenomenologie, da utilizzare sia per la formazione insegnanti, sia per attuare ambienti attivi di apprendimento in classe e monitorare i processi concettuali degli studenti. Esse sono state utilizzate in sperimentazioni di ricerca nelle scuole e hanno permesso di mettere in luce l'esigenza di modalità integrate per la formazione in servizio degli insegnanti e le diverse impostazioni necessarie per il laboratorio dell'innovazione didattica.
Uno studio su più vasta scala (59) ha messo in luce le necessità di formazione degli insegnanti nel nostro Paese, mentre una ricerca sulla pratica nella didattica ha aperto nuove strade di formazione in servizio degli insegnanti attraverso la ricerca.
Parallelamente uno studio sul cambiamento concettuale in un ambiente di educazione informale ha permesso di focalizzare alcuni importanti problemi dell'educazione scientifica di base.
Studi sulla valutazione della didattica universitaria , sull'innovazione didattica superiore e sull'orientamento universitario aprono le problematiche generali della formazione universitaria degli insegnanti e sull’insegnamento della fisica a non fisici.

Specifiche proposte disciplinari basate sull'attività sperimentale e un impiego multimediale dell'elaboratore si propongono in tale contesto come materiali su cui costruire percorsi e moduli di formazione.
Nel Corso di Laurea per la formazione primaria e nella Scuola di Specializzazione per Insegnanti Secondari (sino a quando è stata attiva) i risultati delle ricerche sopra descritte sono stati proposti come base di partenza per affrontare i problemi legati ai materiali e ai modelli della formazione iniziale, con particolare riguardo a quegli ambiti finora inesplorati come la formazione scientifica di base e l'introduzione della fisica moderna, della meccanica quantistica o della superconduttività in particolare. Su tali ambiti abbiamo acquisito competenza per proposte culturalmente fondate e coerenti rispetto alla formazione dei docenti che insegnano fisica ai diversi livelli.

L’attività di ricerca dell’URDF è documentata da oltre 800 lavori di livello internazionale e nazionale, di cui alla bibliografia [mettere link], a cui si rimanda per poter scaricare anche la maggior parte in formato pdf.