Real Time Laboratory: il laboratorio di fisica con le nuove tecnologie Anna Rambelli – Il laboratorio del sapere scientifico - 7 aprile 2009 Obiettivi dell’attività di laboratorio (programmi P.N.I. e Brocca) Comprendere i procedimenti caratteristici dell’indagine scientifica, che si articolano in un continuo rapporto tra costruzione teorica e realizzazione di esperimenti, e saperli utilizzare, conoscendo con concreta consapevolezza la particolare natura dei metodi della fisica Comprendere le potenzialità e i limiti delle conoscenze scientifiche Acquisire un linguaggio corretto e sintetico e saper fornire e ricevere informazioni Saper analizzare e schematizzare situazioni reali ed essere in grado di affrontare problemi concreti anche in campi al di fuori dello stretto ambito disciplinare Saper riconoscere i fondamenti scientifici presenti nelle attività tecniche Saper definire concetti in modo operativo, associandoli per quanto possibile ad apparati di misura e ancora… Saper analizzare fenomeni individuando le variabili che lo caratterizzano Saper formulare ipotesi di interpretazione dei fenomeni osservati, saper dedurre conseguenze e proporre verifiche Saper scegliere tra diverse schematizzazioni esemplificative la più idonea alla soluzione di un problema reale Saper distinguere la realtà fisica dai modelli costruiti per la sua interpretazione Acquisire l’abitudine al rispetto dei fatti, al vaglio e alla ricerca di un riscontro obiettivo delle proprie ipotesi interpretative Il laboratorio con le nuove tecnologie… Può favorire il raggiungimento degli obiettivi fissati… …tramite un lavoro di tipo esplorativo …in cui lo studente svolge il ruolo di protagonista nella costruzione del proprio sapere... …perché permette la realizzazione di esperimenti didatticamente significativi rende praticabile lo studio di fenomeni comuni coinvolge lo studente in prima persona nell’osservazione della realtà con tecnologie avanzate Caratteristiche di RTL RTL è l’acronimo inglese di Real Time Laboratory con cui vengono indicati i sistemi di acquisizione e di analisi dati in tempo reale , (detti anche MBL = Microcomputer Based Laboratory) Sono sistemi costituiti essenzialmente da : sensori, interfaccia e calcolatore Alcuni sono compatti e portatili, alimentati completamente a batteria e gestiti da calcolatrici grafiche Altri sono gestiti da PC PC + Graph link o software di elaborazione dati Presenter + video proiettore View screen + lavagna luminosa Calcolatrice Ambiente Sensore INTERFACCIA Calcolatrice PC video proiettore Potenzialità del sistema Rapidità e accuratezza nella acquisizione di molti dati relativi al fenomeno in esame Possibilità di registrare tali dati in formato facilmente duplicabile e trasferibile Facilità e rapidità nella rappresentazione grafica di tali dati Facilità nella manipolazione dei dati (grafici, interpolazioni, confronti, trasformazioni matematiche) Quando proporre RTL? Anche questo tipo di laboratorio deve essere parte integrante della didattica, perciò: In orario curricolare In attività di approfondimento Nell’ambito di progetti extracurricolari Per migliorare l’apprendimento della fisica Per consentire allo studente curioso e attento di avere un ruolo attivo che può riguardare la progettazione l’esecuzione e la modifica dell’esperimento, sfruttando il maggior tempo a disposizione Le caratteristiche del sistema di acquisizione dati RTL consentono di proporre percorsi didattici per lo studio di un fenomeno fisico strutturati schematicamente secondo il seguente ciclo: Elaborazione di un Eventuale progettazione di un nuovo esperimento suggerito dal modello modificato Eventuale revisione del primo modello sulla base dell’analisi dei dati sperimentali modello teorico del fenomeno desunto dal corso di fisica Studio delle possibili deviazioni sistematiche dalle previsioni teoriche (da valutare contestualmente alla stima degli errori legati alla tecnica di misura) Progettazione e allestimento dell’esperimento Studio qualitativo del fenomeno in esame ed individuazione Confronto dei risultati delle analisi con le previsioni offerte dal modello Analisi dei nuovi grafici ed interpolazioni con funzioni suggerite dal modello delle caratteristiche salienti Acquisizione dei dati e loro rappresentazione grafica Eventuale calcolo dei valori di nuove variabili interessanti derivabili dai dati grezzi e loro rappresentazione grafica Eventuale interpolazione dei dati con funzioni suggerite dal modello assunto Lavorando in questo modo lo studente può essere introdotto all’uso consapevole degli strumenti di indagine tipici della fisica Indagini di questo tipo possono fornire un esempio della soddisfazione intellettuale legata al capire “come vanno le cose” che è componente essenziale del gusto che la fisica può dare