Course Syllabus
Obiettivi
Principali obiettivi del corso:
- Conoscenza e capacità di comprensione (Knowledge and understanding)
Approfondire la conoscenza dei fondamenti della Fisica Sperimentale, con particolare riferimento ai metodi e alle tecniche utilizzati nell’indagine sperimentale, e al loro impiego nella didattica della fisica, anche in relazione ai contenuti affrontati nei corsi teorici precedenti.
- Conoscenza e capacità di comprensione applicate (Applying knowledge and understanding)
Sviluppare la capacità di progettare e realizzare in modo autonomo esperimenti di fisica con finalità didattiche, selezionando criticamente le metodologie più efficaci, gestendo la strumentazione, e conducendo l’analisi quantitativa dei dati sperimentali.
- Autonomia di giudizio (Making judgements)
Promuovere l’acquisizione di un’autonomia critica nell’interpretazione dei risultati sperimentali, nella valutazione dell’affidabilità dei dati, e nella riflessione sul ruolo dell’esperimento nell’insegnamento e nell’apprendimento della fisica.
- Abilità comunicative (Communication skills)
Consolidare le competenze nell’organizzazione e nella comunicazione dei risultati sperimentali, attraverso relazioni scritte, presentazioni orali e discussioni argomentate, utilizzando un linguaggio scientifico appropriato e strumenti di visualizzazione efficaci.
- Capacità di apprendere (Learning skills)
Favorire lo sviluppo di strategie di apprendimento autonomo e continuo nell’ambito della didattica laboratoriale della fisica, rendendo gli studenti capaci di aggiornarsi, innovare le proprie pratiche e adattarle a contesti educativi differenti.
Contenuti sintetici
Fondamenti della Fisica e del Metodo Sperimentale.
Concetti base della scienza fisica, didattica delle scienze e fisica del senso comune.
Introduzione alla storia delle scienze fisiche.
Fondamenti di fisica sperimentale e teoria degli errori.
Didattica delle scienze.
Preparazione e conduzione di semplici esperimenti di meccanica, termodinamica, elettromagnetismo, ottica.
Fondamenti fenomenologici della fisica moderna
Programma esteso
Le basi delle scienze sperimentali: Fondamenti del metodo scientifico nelle scienze in generale e nella fisica in particolare.
Sviluppo storico della fisica e introduzione alla storia della fisica sperimentale
Ruolo della matematica nella fisica: introduzione all'uso della matematica nelle scienze sperimentali.
Natura e struttura delle grandezze fisiche: variazioni di scala nei fenomeni naturali e sistemi di riferimento.
Studio sperimentale dei fenomeni fisici: introduzione al problema della misura, agli errori sperimentali (teoria degli errori) e agli strumenti di misura.
Struttura concettuale delle teorie scientifiche, in particolare fisiche, e loro rapporto con gli esperimenti. Campi di validità in relazione agli esperimenti.
Introduzione alla didattica delle scienze e della fisica: approcci didattici, stili di apprendimento, schemi concettuali, esperimenti didattici illustrativi, errori più comuni.
Introduzione alla fisica moderna e interpretazioni della meccanica quantistica.
Prerequisiti
Corsi di Fisica Generale precedentemente svolti, comprendenti fondamenti di meccanica, termodinamica ed elettromagnetismo.
Modalità didattica
Lezioni frontali e sessioni di laboratorio si terranno in presenza.
Materiale didattico
Testi consigliati
- J. R. Taylor, Introduzione all'analisi degli errori, Zanichelli
- S. Rosati, Fisica Generale vol. 1, CEA
- L. Lovitch, S. Rosati, Fisica Generale vol. 2, CEA
- A. B. Arons, Guida all'insegnamento della Fisica, Zanichelli
- U. Besson, Didattica della Fisica, Carocci
Testi e strumenti multimediali di approfondimento
- PSSC (a cura di), Fisica (3 voll.), Quarta Edizione, Zanichelli
- F. Tibone, G. Pezzi, La Fisica secondo il PSSC, Zanichelli
- I video del PSSC, Zanichelli (reperibili sul sito della Zanichelli qui)
- R. P. Feynman, La Fisica di Feynman (3 voll.), Zanichelli
- U. Besson, M. Malgieri, Insegnare la Fisica Moderna, Carocci
- P. Doherty, D. Rathjen, Exploratorium Teacher Institute, Gli Esperimenti dell'Exploratorium (a cura di P. Cerreta), Zanichelli
- A. Rigamonti, A. Varlamov, Magico caleidoscopio della fisica, La Goliardica Pavese
- G. Johnson, I dieci esperimenti più belli, Bollati Boringhieri
Periodo di erogazione dell'insegnamento
Primo semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
Relazione scientifica scritta su di un esperimento affrontato in laboratorio seguita da un esame orale
Si prevede che gli esami saranno in modalità orale in presenza.
Orario di ricevimento
Prendere appuntamento tramite email.
Aims
Main goals:
- Knowledge and understanding
To deepen students’ knowledge of the fundamentals of Experimental Physics, with particular emphasis on the methods and techniques of experimental investigation and their use in physics education, also in connection with theoretical concepts covered in previous courses.
- Applying knowledge and understanding
To develop the ability to independently design and carry out physics experiments with educational purposes, critically selecting effective methodologies, managing instrumentation, and performing quantitative data analysis.
- Making judgements
To foster critical thinking in interpreting experimental results, evaluating the reliability of data, and reflecting on the role of experimentation in the teaching and learning of physics.
- Communication skills
To strengthen students’ ability to organize and communicate experimental results through written reports, oral presentations, and structured discussions, using appropriate scientific language and effective visualization tools.
- Learning skills
To promote the development of autonomous and continuous learning strategies in the context of laboratory-based physics education, enabling students to stay up to date, to innovate their teaching practices, and to adapt them to different educational settings.
Contents
Foundation of Physics and experimental method
Basis of physics science, physics of common sense and science teaching
Introduction to history of physics
Introduction to error analysis
Science teaching
Preparation and execution of simple experiments (mechanics, thermodynamics, electromagnetism, optics)
Basis of modern physics
Detailed program
Basis of experimental science: scientific method
History of physics and introduction to experimental physics
Role of mathematics in physics: use of mathematics in experimental sciences
Experimental approach to physics phenomenons: conduct a measurement, uncertainties and error theory, measure instruments
Scientific theories and their relation with the experiments.
Introduction to science teaching
Introduction to modern physics and quantum mechanics
Prerequisites
General physics classes from previous years, including basis of mechanics, thermodynamics and electromagnetism.
Teaching form
Lessons and laboratory sessions will be held in person.
Textbook and teaching resource
Suggested books
- J. R. Taylor, Introduzione all'analisi degli errori, Zanichelli
- S. Rosati, Fisica Generale vol. 1, CEA
- L. Lovitch, S. Rosati, Fisica Generale vol. 2, CEA
- A. B. Arons, Guida all'insegnamento della Fisica, Zanichelli
- U. Besson, Didattica della Fisica, Carocci
Additional material
- PSSC (a cura di), Fisica (3 voll.), Quarta Edizione, Zanichelli
- F. Tibone, G. Pezzi, La Fisica secondo il PSSC, Zanichelli
- I video del PSSC, Zanichelli (reperibili sul sito della Zanichelli qui)
- R. P. Feynman, La Fisica di Feynman (3 voll.), Zanichelli
- U. Besson, M. Malgieri, Insegnare la Fisica Moderna, Carocci
- P. Doherty, D. Rathjen, Exploratorium Teacher Institute, Gli Esperimenti dell'Exploratorium (a cura di P. Cerreta), Zanichelli
- A. Rigamonti, A. Varlamov, Magico caleidoscopio della fisica, La Goliardica Pavese
- G. Johnson, I dieci esperimenti più belli, Bollati Boringhieri
Semester
First semester
Assessment method
Scientific report on the laboratory activity and oral exam.
At the moment we foresee that the oral exams will be held in person.
Office hours
Please make an appointment via email.
Key information
Staff
-
Federico De Guio