di Curzia Marchi Trevisi
Fin da quando cominciai a insegnare fisica nella scuola secondaria superiore ho sempre ritenuto che dare l’opportunità allo studente di affrontare e risolvere problemi potesse essere uno strumento essenziale per l’apprendimento della fisica, motivante nello studio e promotore di capacità utilizzabili sia in altri ambiti scolastici che extrascolastici. Agli albori della mia attività di insegnante, alcuni decenni fa…., questa iniziativa era contro le regole e passibile anche di sanzioni, ma per mia fortuna incontrò il favore degli studenti e di conseguenza non protestarono nè genitori, nè presidi, che accettarono la scelta, dopo aver preso atto delle mie motivazioni.
Le mie difficoltà nascevano invece dalla carenza di materiale esistente a questo riguardo. Spesso era contenuto in modo non sempre sufficiente e adeguato, come parte dei libri di testo, come mero strumento di esercitazione e non se ne sottolineava l’essenziale aspetto formativo.
Di qui la necessità di ricavare spunti da testi universitari, dopo aver provveduto ad una rielaborazione per renderli idonei al livello degli studenti. e, in seguito, a far riferimento alla letteratura straniera già orientata in questa direzione con il sorgere di nuovi progetti didattici.
Attualmente le cose stanno cambiando e la convinzione, suffragata dall’esperienza, che affrontare e risolvere problemi possa essere uno strumento essenziale per l’apprendimento della fisica ha sollecitato la produzione di raccolte di problemi inseriti o meno in libri di testo. Inoltre, anche in tutte le nuove proposte di riforma, l’aspetto problematico nell’apprendimento viene considerato come essenziale e richiesto.
Nonostante quest’ultimo orientamento, memore delle mie difficoltà iniziali, ho ritenuto potesse essere ancora utile mettere a disposizione dei colleghi parte del materiale di lavoro che ho raccolto e rielaborato in tutti questi anni.
La raccolta comprendeva circa 1800 problemi, tutti già sperimentati personalmente in classe con studenti di biennio e triennio o, sempre con studenti, in altre occasioni.. Fra questi ne sono stati selezionati 828, seguendo i seguenti criteri:
– evitare ripetizioni;
– cercare di ricoprire tutti i temi previsti nei programmi, dalla fisica classica alla fisica moderna;
– offrire un’ampia gamma di possibilità sia per quanto riguarda l’approccio che il grado specifico di difficoltà;
– aver verificato la loro validità anche nell’ottica delle attuali classi sperimentali e linee di tendenza sia a livello nazionale che internazionale;
Si ricorda che la selezione è stata ricavata da effettivo materiale di lavoro e di conseguenza il peso attribuito alle singole parti risulta influenzato in gran parte dal tipo di corso nel quale è stato utilizzato (biennio e triennio di indirizzo Fisica Industriale ITIS) e dagli interessi dei docenti e degli studenti delle classi.
I problemi, tutti con soluzione, sono stati suddivisi nei seguenti 15 Capitoli.
Cap. 1 Il moto
Cap. 2 Forze ed equilibrio
Cap. 3 Forze e movimento
Cap. 4 Dinamica dei sistemi e principi conservativi
Cap. 5 Calore e temperatura
Cap. 6 Sistemi di riferimento non inerziali
Cap. 7 La Gravitazione universale
Cap. 8 Onde meccaniche e suono
Cap. 9 Ottica geometrica
Cap. 10 Ottica ondulatoria
Cap. 11 Campo elettrostatico e conduttori ohmici
Cap. 12 Termodinamica
Cap. 13 Elettromagnetismo: campi elettrici e magnetici stazionari
Cap. 14 Elettromagnetismo: equazioni di Maxwell e onde elettromagnetiche
Cap. 15 Interazione radiazione-materia: la fisica del XX secolo
Il tema riguardante le proprietà dei corpi e dei materiali e la struttura della materia, per il suo carattere trasversale, non viene trattato in un capitolo a sè, ma introdotto gradualmente in funzione dell’argomento considerato.
In un primo momento vengono introdotti i concetti della fisica di base, si induce a riflettere sui metodi e le procedure di approccio a una situazione problematica e alla risoluzione di problemi, si mette in evidenza l’utilità di un consapevole utilizzo delle conoscenze matematiche. In seguito si affrontano in modo critico, mediante problemi, argomenti concettualmente più complessi, che possono richiedere una maggiore formalizzazione ed astrazione. Il superamento delle difficoltà è facilitato dal continuo riferimento alle conoscenze e abilità già acquisite.
Man mano che si procede si dimostra allo studente come, utilizzando le conoscenze, metodi e procedure già familiari, perchè applicati in altre situazioni, possa essere in grado di comprendere alcuni concetti base della fisica moderna e di poter riflettere in modo più critico e consapevole su alcune soluzioni già acquisite.
Destinatari: Studenti della Scuola Secondaria di II grado (biennio e triennio)
Prerequisiti richiesti: una informazione scolastica anche frammentaria e superficiale degli argomenti in esame.
Riferimenti bibliografici
Testi ai quali si è fatto riferimento nella formulazione dei problemi. Questo giustifica il fatto che molti testi sono “datati”, ma, per la maggior parte, esistono attualmente riedizioni e/o rielaborazioni.
M. Ageno. Elementi di fisica (per i licei scientifici e gli istituti tecnici industriali), voll. 1, 2, 3, Boringhieri, Torino 1956
M. Alonso, E. J. Finn. Elementi di Fisica per l’Università (bilingue), I Meccanica, II Campi e onde, Addison-Wesley, London 1969
E. Amaldi. Fisica Sperimentale, parte II, Litografia ”Marves”, Roma, 1955
Berkes Istvan, La Physique du quotidien, Librairie Vuibert, Paris 1989
G. Bernardini. Fisica Sperimentale, parte I, Libreria Eredi Virgilio Veschi, Roma 1956
F. Blein, S. Faye, F. Martin. Physique Terminales C et E, Ed. Magnard, Paris 1983
D. Brini, O. Rimondi, P. Veronesi, Guida alla risoluzione dei problemi di fisica, voll. I e II, Casa Editrice Patron, Bologna 1954
A. H. Cromer. Fisica (per medicina, farmacia e biologia), Piccin Editore, Padova 1975
A. J. Duivenstijn, L.A.I. Venverloo. Spectrométrie gamma en pratique, Biblioteque Tecnique Philips, Dunod, Paris 1965
R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands. The Feynman Lectures on Physics, voll.1, 2, 3, Addison-Wesley, London 1964
J. R. Meyer-Arendt. Introduzione all’ottica classica e moderna, Zanichelli, Bologna 1976
D. Halliday, R. Resnick, Fisica (1. Meccanica, acustica, termodinamica), Casa Ed. Ambrosiana, Milano 1970
P. G. Hewitt. Fisica per concetti, Zanichelli, Bologna 1990
La Fisica di Berkeley, 1. Meccanica, 3. Onde e oscillazioni, 4. Fisica quantistica, Zanichelli, Bologna 1973
V. N. Lange. Physical Problems for Robinsons, Mir, Moscow 1946
L. Landau, A. Kitaigorodski. La physique à la portée de tous, Mir, Moscou 1966
OCDE. Enseignement actual de la physique
E. Persico. Fondamenti della meccanica atomica, Zanichelli, Bologna1939 (ristampa)
PSSC. Physics, Heat and Company, Boston 1960
I. V. Savelyev. Question and Problems in General Physics, Mir, Moscow 1984
F. W. Sears. Ottica, Casa Ed. Ambrosiana, Milano 1965
“American Journal Physics”
“Bulletin de l’Union des Physiciens”
“Physics Education”
“The Physics Teacher”
Riviste russe: “Fisica” e “Kvant”
Curzia Marchi Trevisi
Laureata in Matematica e Fisica presso l’Università di Bologna, ha iniziato a insegnare nel 1962 e già un anno dopo cominciava a cimentarsi nella sperimentazione didattico-dsciplinare con le famose classi-pilota del PSSC.
Dal 1977 al 1997 ha fatto parte del Gruppo Redazionale della rivista La Fisica nella Scuola dove ha curato la rubrica “Problemi ed Esercizi”. È stata Direttore della rivista dal 1984 al 1988 e, negli stessi anni, ha ricoperto la carica di Presidente dell’AIF. Ha organizzato le attività in memoria di Ettore Orlandini, dall’inizio fino al 1998; da ricordare, in particolare, il Convegno del 1992 a Pisa, in collaborazione con SIF e MPI: Il Ruolo dei Problemi nella Didattica della Fisica.
Dal 1985 al pensionamento (1992), è stata docente comandata presso l’IRRSAE Emilia Romagna. Anche dopo il 1992 non ha fatto venir meno il suo impegno: per molti anni, a partire dal 1997, è stata docente di fisica presso gli Istituti Ortopedici Rizzoli, nell’ambito del Progetto Scuola-Ospedale per studenti lungodegenti.
Nel 1998 è nominata Socio Onorario dell’AIF. Ha al suo attivo numerose pubblicazioni e articoli, la maggior parte su La Fisica Nella Scuola e su Innovazione Educativa (a cura dell’IRRSAE/ER).