proposta di syllabus di Fisica

La linea “autovalutazione e consolidamento della competenze di base” è prevista nel Progetto
Lauree Scientifiche Fisica e anche in quello di Matematica, pertanto si è formato un gruppo di
lavoro di cui fanno parte docenti universitari di fisica e di matematica della Facoltà di Scienze
ed Ingegneria di Genova e insegnanti di matematica e/o di fisica delle Suole Superiori della
Liguria. In questi mesi, il Gruppo ha analizzato i programmi di matematica e di fisica dei due
livelli di istruzione. Nel seguito è presentata una prima versione, molto preliminare, della
revisione del programma di fisica delle superiori, che si intende affinare nei prossimi incontri, e
collegare all’analogo lavoro fatto sui programmi di matematica ancora in corso di definizione.
Scaletta di lavoro messa a punto:
# tradurre le considerazioni svolte nelle varie riunioni in un elenco condiviso di "descrizioni" di
conoscenze, abilita', atteggiamenti, ... di base (con una possibile distinzione di livelli tra cose
"per tutti" e cose "per chi intende proseguire in facolta' scientifiche") espresse sotto forma di
"saper fare";
# in una seconda fase, far seguire queste descrizioni da alcuni brevi esempi di attivita' (per
chiarire il significato di ogni "descrizione");
# in una terza fase, individuare dei link ad attivita', esperienze, ... di piu' ampio respiro
(individuate "anche" all'interno del patrimonio nazionale che nell'ambito del P.L.S. si sta
mettendo insieme);
# in questo lavoro, si intende considerare altre esperienze analoghe gia' svolte a livello
nazionale, per realizzare un elenco significativo sia per la "matematica" che per la "fisica",
evidenziando gli obiettivi "comuni;
# non e' ancora stata discussa l'eventuale articolazione temporale dell'"elenco" ed eventuali
propedeuticità.
Elenco degli aspetti di base comuni a tutte le discipline scientifiche:
# rappresentare graficamente funzioni descritte come formule, tabelle, ...
# rappresentare percentualmente e graficamente distribuzioni
# saper invertire formule (con le 4 operazioni e potenze)
# saper usare le proprieta' delle potenze per calcoli con numeri in notazione esponenziale,
calcoli mentali approssimati (con numeri "grossi" e "piccoli"), cambi di unita' di misura,
interpretazione dei prefissi
# saper individuare l'ordine di grandezza e le cifre significative di un numero, sapere
approssimare un numero con un dato numero di cifre significative
# saper associare a tabelle e grafici il "tipo di funzione" compatibile (y=ax+b, y=k/x, y=x^2)
# individuare in un contesto grandezze interdipendenti
# associare andamenti grafici a fenomeni naturali, economici, tecnici
# saper operare con (e confrontare) grandezze espresse con sistemi di unita' di misura diversi
(scientifici, tecnici, pratici) d'uso diffuso.
# scegliere lo strumento di misura adatto alla misura da effettuare (alla precisione che si
vuole ottenere, alle caratteristiche dell'oggetto, ...), esprimere il risultato con la sua
indeterminazione, e calcolare l'errore relativo.
# data una grandezza espressa in funzione di altre, determinare il valore di essa con la sua
indeterminazione conoscendo il valore e l'indeterminazione delle altre
# saper usare e interpretare le uscite di una calcolatrice
Elenco degli aspetti specifici di Fisica:
# saper distinguere grandezze scalari e grandezze vettoriali
# saper sommare, scomporre, fare differenze di vettori, sia graficamente che analiticamente
# saper modellizzare situazioni di moto tratte da contesti reali (scelta di un sistema di
riferimento adatto e delle variabili significative attraverso cui descrivere la posizione rispetto al
tempo)
# saper distinguere tra traiettoria e grafico della legge oraria
# saper usare in modo appropriato i termini di velocita', accelerazione
# saper associare le variazioni di velocita' alla azione di forze
# saper distinguere massa e peso
# saper definire la quantita' di moto e l'energia cinetica
# saper calcolare le variazioni di q. di m. prodotte da una "forza impulsiva"
# saper calcolare il lavoro di una forza costante
# saper utilizzare il fatto che la variazione dell'energia cinetica di un corpo equivale al lavoro
fatto da tutte le forze che agiscono su esso
# saper riconoscere una forza conservativa e calcolare la relativa energia potenziale per casi
semplici
# saper utilizzare il principio della conservazione dell'energia meccanica, saper determinare il
lavoro fatto da una forza dissipativa (trasformazione dell'energia meccanica in altre forme di
energia)
# saper utilizzare il concetto di pressione per descrivere la statica dei fluidi (Archimede,
Stevino, Torricelli) e saper calcolare il lavoro fatto dalle forze di pressione
----- Richiedono un ulteriore approfondimento nel gruppo di lavoro i seguenti argomenti:
# momento di una forza
# forze centrali, moto circolare uniforme
# sistema di punti
# conservazione della quantita' di moto
----# fenomeni ondulatori, onde longitudinali e trasversali
# energia trasportata da un'onda
# riflessione, rifrazione, interferenza, diffrazione, polarizzazione
# ottica geometrica
--------------# saper distinguere tra calore e temperatura
# saper distinguere le diverse forme di trasmissione del calore
# sapere che un cambiamento di stato o una variazione di temperatura avvengono con
scambi di energia tra il sistema termodinamico e l'ambiente
# saper calcolare il lavoro in processi a pressione costante
# saper introdurre, come funzione di stato, l’energia interna di un sistema termodinamico e
saper utilizzare il I principio della termodinamica
# saper correlare tra loro le descrizioni microscopica e macroscopica di un sistema
termodinamico
# conoscere e saper utilizzare il modello "gas perfetto"
# saper descrivere il funzionamento di macchine termiche (anche frigorifere) e calcolarne il
rendimento
# saper formulare il secondo principio della termodinamica, collegandolo ai concetti di
reversibilità e irreversibilità di una trasformazione (concetto di entropia)
----------------Ed ancora:
# conoscere i principali fenomeni elettrostatici, saper applicare la legge di Coulomb e calcolare
i campi elettrici per distribuzioni semplici
# saper utilizzare il concetto di differenza di potenziale
# materiali conduttori e isolanti
# capacita' di un conduttore, condensatori, energia immagazzinata nel campo elettrico
# correnti elettriche e semplici circuiti con bilancio energetico
# magneti permanenti e campi magnetici generati da cariche in movimento
# forze magnetiche (interazioni "magnete-corrente" e "corrente-corrente")
# induzione elettromagnetica e applicazioni
# onde elettromagnetiche: velocita', spettro, energia, polarizzazione
-------------# conoscere i limiti del modello della fisica classica (spazio, tempo, massa ed energia nella
relativita' ristretta, principio di indeterminazione)
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