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Insegnare la fisica moderna

Ugo Besson, Massimiliano Malgieri

Insegnare la fisica moderna

Proposte e percorsi didattici

Edizione: 2018

Collana: Studi Superiori (1108)

ISBN: 9788843090235

  • Pagine: 216
  • Prezzo:21,00 17,85
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In breve

Tutti concordano ormai sul fatto che la cosiddetta “fisica moderna”, cioè la fisica del XX secolo, deve essere insegnata nella scuola secondaria. Come farlo, con quali contenuti, metodi, tempi e livello di approfondimento, è stato a lungo dibattuto e studiato. Le Indicazioni nazionali del ministero la introducono nel programma dell’ultimo anno del liceo, specificando contenuti, abilità e competenze. Questo volume, rivolto agli insegnanti e agli studenti universitari, fornisce un contributo alla formazione di una conoscenza pedagogica del contenuto nel campo della fisica moderna. I primi due capitoli trattano aspetti generali dell’insegnamento della relatività e della fisica quantistica: i nodi concettuali e le difficoltà comuni, gli approcci didattici e i percorsi d’insegnamento elaborati dalla ricerca didattica. Lo scopo è fornire un insieme di strumenti concettuali e di risorse conoscitive che aiutino l’insegnante a progettare un proprio percorso didattico e a scegliere in modo consapevole fra gli approcci e i materiali proposti dalla ricerca e dai manuali. I capitoli successivi descrivono in dettaglio alcuni percorsi su argomenti specifici riguardanti la relatività, la fisica quantistica e la radioattività, che costituiscono altrettante proposte utilizzabili dall'insegnante in classe, con opportuni adattamenti e integrazioni.

Indice

Introduzione. La fisica moderna nella scuola secondaria
1. Nodi concettuali, approcci e percorsi nell’insegnamento della relatività

Nodi concettuali e difficoltà degli studenti sulla relatività/Approcci didattici per l’insegnamento della relatività/Due percorsi sulla relatività proposti dalla ricerca didattica
2. Nodi concettuali, approcci e percorsi nell’insegnamento della fisica quantistica
Nodi concettuali e difficoltà degli studenti sulla fisica quantistica/Approcci e proposte per l’insegnamento della fisica quantistica/Tre percorsi di introduzione alla meccanica quantistica elaborati dalla ricerca didattica
3. Un percorso d’introduzione alla relatività ristretta basato sul k-calcolo
Alcuni problemi della fisica classica che conducono alle ipotesi relativistiche/Il k-calcolo e l’effetto Doppler/La dilatazione del tempo e la contrazione delle lunghezze/La relatività della simultaneità e l’intervallo spaziotemporale/Il paradosso dei gemelli/Misura della velocità di oggetti distanti, composizione di velocità, velocità propria
4. Fisica quantistica: un percorso basato sul problema della crittografia quantistica
La crittografia classica/Proprietà dei sistemi quantistici e i sistemi a due livelli (i qubit)/Il protocollo BB84/Un gioco di simulazione del protocollo BB84/Sviluppo della ricerca sull’argomento, esperimenti e applicazioni pratiche
5. Un’introduzione alla fisica quantistica basata sull’approccio di Feynman della somma sui cammini
Il fotone/Il modello di Feynman/Le particelle massive/Il principio di indeterminazione/L’indistinguibilità dei processi e il “dualismo ondaparticella”/Il problema dei tempi di percorrenza/Il limite classico e il principio di corrispondenza/Considerazioni finali
6. Modelli, analogie ed esperimenti per lo studio della radioattività
Aspetti matematici della legge del decadimento radioattivo/L’esperimento dei “dadi radioattivi”/L’equilibrio radioattivo/Analogie fisiche e modelli per l’equilibrio radioattivo/Esperimenti sulla radioattività realizzabili a scuola
Bibliografia