IL PLS CONSTA DI 4 TIPOLOGIE DI AZIONE:

a) LABORATORI

b) AUTOVALUTAZIONE

c) FORMAZIONE INSEGNANTI

d) RIDUZIONE ABBANDONI

Per l'azione a) vengono proposti 5 laboratori a 5 istituti rispettivamente. il docente tutore di ogni istituto individuerà 20 studenti a cui proporre le attività. tali laboratori, sono:

a_1. Concentrare la luce solare
In questo laboratorio gli studenti impareranno con entusiasmo le leggi dell'ottica geometrica. Capiranno infatti che alcune noiose costruzioni geometriche hanno interessanti applicazioni anche nell'ambito delle energie rinnovabili. L'attività è anche occasione di valorizzare la trascurata trigonometria. Viene progettato un diottro con doppia superficie sferica. Con questo particolare sistema ottico è possibile fare arrivare, con un dato rapporto di concentrazione, luce solare raccolta dalla superficie sferica di qualche decimetro di diametro, su di una superficie di più piccole dimensioni. Le superfici sferiche duali del diottro, quella maggiore in entrata e quella minore in uscita, sono confocali. Questo sistema ottico potrebbe trovare applicazione nel campo del fotovoltaico a concentrazione, in cui è importante che la direzione e l'uniformità originarie del fascio incidente siano mantenute anche nel fascio concentrato. Le dimensioni del sistema dipendono dal rapporto di concentrazione desiderato e dall'estensione della superficie da irradiare. Per la particolare geometria del sistema considerato, si fa vedere che le aberrazioni sferiche e cromatiche non incidono sul comportamento ottico desiderato, ossia sull'uniformità e sulla direzione del fascio concentrato. Eseguita la progettazione del sistema ottico, sarà richiesta la realizzazione di almeno tre esemplari, di dimensioni diverse, a una ditta specializzata nella lavorazione di materiale vetroso o plexiglas. Saranno fatte prove di laboratorio per validare l'analisi effettuata esclusivamente mediante l'utilizzo di concetti elementari di ottica geometrica.

a_2. Resistenze e simmetrie
L'argomento trattato in questa proposta coniuga una fisica interessante con una matematica molto elegante. Si tratta di un laboratorio che riguarda il problema della ricerca della resistenza equivalente tra due nodi di reti di resistenze tutte uguali distribuite su superfici aventi speciali simmetrie e immerse in uno spazio tridimensionale .

In particolare si propone il problema per reti resistive con le topologie dei solidi platonici e/o archimedei; la matematica necessaria rivela inattesi e nuovi algoritmi (proprietà delle matrici, sequenza di Fibonacci) che pur essendo accessibili alle capacità di studenti di liceo, sono fuori dai programmi ministeriali.

Utilizzando le proprietà di simmetria e il principio di sovrapposizione il gruppo di studenti ha il compito di costruire, sperimentare e verificare il modello matematico per tutti i solidi platonici e per alcuni solidi archimedei. Il successo di questo percorso (risiede nel nella verifica da parte dello studente che il modello per dedurre la resistenza equivalente "funziona" cioè le misure sperimentali confermano le previsioni teoriche.

Nella edizione passata si è notato l'entusiasmo dello studente che lavorando su un problema apparentemente complesso, riscontra che la risposta è nelle parole di Galileo " la natura è scritta nel linguaggio matematico" e capisce che eleganza e semplicità si possono coniugare nella risoluzione del problema stesso.

a_3. Arte e Scienza
Lo studio scientifico dei Beni Culturali è un campo molto affascinante perché fa da ponte tra le materie scientifico-tecniche, come la fisica, la chimica, la geologia, la biologia, l'ingegneria ed il mondo umanistico degli archeologi, degli storici dell'arte e dei restauratori. In tempi recenti la Fisica si è inserita in questo campo come supporto al lavoro degli Umanisti perché i problemi che essi devono affrontare e risolvere spesso richiedono approfondite indagini tecniche. Basta pensare all'importanza acquisita dalle tecniche di datazione per collocare i beni archeologici nel loro giusto periodo storico o per individuare dei reperti falsi.

La motivazione della presente proposta nasce, oltre che dalle precedenti considerazioni, anche dalla presenza nel Dipartimento di Fisica "E.R.Caianiello" di un laboratorio (GRAFLAB) dedicato alla preparazione (chimico-fisica) di campioni (da reperti) e successivo processo di grafitizzazione. Il tutto mirato a un'analisi di datazione presso il laboratorio CIRCE (Caserta) della seconda Università di Napoli con il quale esiste da anni una consolidata collaborazione scientifica. Per tutti questi motivi noi speriamo di indurre, negli studenti che seguiranno questo percorso, una impostazione scientifica dei loro studi e li educhi ad un atteggiamento critico e riflessivo in tutte le scelte che dovranno affrontare nella loro formazione).

a_4. Costruire la materia
Si tratta di un laboratorio con un obiettivo che potrebbe sembrare troppo ambizioso e inadeguato per una classe dell'ultimo anno di liceo scientifico in quanto richiede conoscenze e strumentazioni molto avanzate rispetto alla quotidianità scolastica. Consiste infatti nella realizzazione di un cristallo e successivo controllo delle proprietà morfologiche e composizionali tramite microscopia elettronica a scansione. Tuttavia uno sforzo di organizzazione attenta e la socratica guida del personale CNR-Università ha reso possibile per gli studenti l'approccio consapevole a questa difficile attività molto prossima ad un' attività di ricerca.

Lo scopo di questo laboratorio è quello di avvicinare i ragazzi alla fisica dei materiali, insegnare loro l'acquisizione e l'interpretazione dei dati, la comprensione delle immagini e la generazione di grafici. Ma è importante anche dare esempio del giusto atteggiamento da tenere in laboratorio, e trasmettere il rispetto per la ricerca, la valorizzazione della pazienza e la dedizione per l'ottenimento di un obbiettivo difficile. Inoltre, siccome l'attività prevede anche la caratterizzazione del cristallo ottenuto, viene mostrata agli studenti coinvolti la tecnica della microscopia elettronica a scansione che ha un impatto molto positivo sulla costruzione di una forma mentis in grado di generare interesse verso le materie scientifiche e la fisica dello stato solido).

a_5. Luce e colore
Partendo dalla teoria ondulatoria della luce, che verrà trattata in un certo dettaglio, si studierà come avviene la formazione dei colori per sintesi additiva e sintesi sottrattiva. Per illustrare sperimentalmente la formazione dei colori per sintesi additiva, si avranno a disposizione delle sorgenti di luce bianca con dei filtri della sola gamma di colori RGB; ossia, Red (rosso), Green (verde), Blue (blu). Facendo convergere su uno schermo varie combinazioni di questi colori primari, si otterrà una gamma di colori più ampia. In particolare, si otterrà il complementare di un dato colore (ad esempio R) attraverso la combinazione dei restanti due colori primari (G e B). Per sintesi additiva si ottengono quindi i complementari dei colori RGB: nell'ordine, CMY; ossia, Cyan (ciano), Magenta, Yellow (giallo). D'altro canto, per illustrare sperimentalmente la formazione dei colori per sintesi sottrattiva, si partirà da una tavolozza di colori a tempera molto limitata (ossia, CMY). Mescolando opportunamente questi tre colori si giungerà, ancora una volta, a realizzare una più vasta gamma di colori. Si mostrerà che si otterranno, come complementari dei colori CMY, ancora i colori RGB.

Per quanto riguarda la tipologia b) sono coinvolti 6 istituti. il docente tutore di ogni istituto individuerà 20 studenti a cui proporre l'azione che consiste nei seguenti passi:

Osserviamo innanzi tutto che l'obiettivo del laboratorio di autovalutazione è far acquisire agli studenti la consapevolezza della loro preparazione di base in relazione a quanto richiesto nei corsi di laurea scientifici. Evidentemente questa azione interferisce positivamente con quella mirata alla riduzione degli abbandoni in quanto avere una preparazione iniziale e una mentalità adeguata è un requisito che certamente aiuta a non mollare di fronte alle difficoltà.

Il percorso è strutturato in quattro momenti: 1) Attraverso un test a risposta multipla si valuta il grado di preparazione iniziale degli allievi. Il test per fare questa verifica è centrato sul "linguaggio matematico di base", senza però tralasciare l'aspetto legato alla "modellizzazione e ragionamento"( Gli argomenti dei test sono scelti in riferimento al Syllabus delle conoscenze di matematica comuni a tutti i corsi di laurea scientifici, approvato dalla Conferenza dei Presidi delle Facoltà di Scienze e Tecnologie). 2) Con l'aiuto dei docenti delle scuole coinvolte, si costruiscono poi dei percorsi individualizzati per i ragazzi finalizzati a completare le proprie conoscenze e a migliorare la capacità di affrontare e risolvere problemi e a far acquisire il metodo di studio necessario ad affrontare e risolvere problemi in ambito scientifico. In questi percorsi sono inclusi incontri con docenti esperti tenuti all'università basati su discussione, approfondimenti diagnostici e stimoli di un lavoro autonomo dello studente. 3) Si propone poi un nuovo questionario per testare le competenze su: linguaggio matematico di base, modellizzazione e ragionamento (Numeri. Algebra. Geometria. Funzioni. Grafici. Combinatoria e probabilità. Logica e linguaggi: stabilire se un'affermazione è vera o falsa, saper negare un'affermazione data, saper interpretare le locuzioni "condizione necessaria", "condizione sufficiente" e "condizione necessaria e sufficiente". Formulare in termini matematici una situazione o un problema. Modellizzazione, Comprensione-rappresentazione-soluzione di problemi). 4) Verranno infine commentati collegialmente gli esiti, saranno dedotte riflessioni , saranno fatti confronti individuali e collettivi per far emergere l' utilità e il grado di maturazione raggiunto da ogni soggetto a valle dell'azione

L'azione di tipologia c) riguarda gli insegnanti e non gli studenti e la si propone a sei istituti. il docente tutore di ogni istituto individua 5 colleghi interessati (anche di più se l'istituto è grande).

In vista della riforma dell'esame di stato si è pensato di proporre ai docenti che insegnano la fisica, un ciclo di lezioni sulla matematica e sulla fisica moderna di tipo teorico e un ciclo di lezioni orientate alle applicazioni della fisica moderna con laboratorio finale. in particolare alcuni docenti universitari si impegneranno in lezioni dedicate alla didattica della Meccanica Quantistica, e/o della Relatività Speciale e delle applicazioni in laboratorio di alcuni ambiti della fisica moderna. Altri docenti si impegneranno in lezioni carattere matematico di interesse didattico. I contenuti vengono programmati con il responsabile locale del PLS di matematica ed armonizzati in modo che la fruizione sia utile agli insegnanti di fisica sia laureati in Matematica sia laureati in Fisica.

Infine per quanto riguarda la tipologia d) viene finanziata una scuola estiva per studenti.

Si selezionano 30 studenti, in risposta ad un bando, tra i licei della regione Campania. La scuola ha l'obbiettivo di scovare le eccellenze e accompagnare gli studenti che superano la selezione fino all' iscrizione al corso di laurea in fisica. Questa azione ha l'obiettivo di motivare e fortificare gli iscritti al corso di laurea in modo che siano pronti alle difficoltà, in tal modo verranno certamente scoraggiati gli abbandoni durante il percorso di studi. Il programma della scuola è consultabile nella pagina della Scuola Estiva di Fisica