UNIVERSITÀ DELLA CALABRIA
S.S.I.S. Scuola di Specializzazione per l’Insegnamento Secondario
Indirizzo: Matematico - Fisico - Informatico
Classe di concorso A049
Relazione finale di Tirocinio
A cura della tirocinante:
Dott.ssa Stefania Gervasi
Il Supervisore di tirocinio
Prof.ssa Maria Pisani
Anno Accademico 2006/2007
Indice
Premessa 1
1 La Scuola 3
1.1 Il liceo scientifico “E.Fermi” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 Il POF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3 L’insegnante di classe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4 Le classi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2 I Laboratori 12
2.1 Traslazione e Simmetria assiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.1.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.1.2 Prima lezione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.1.3 Scheda “alla scoperta” della Traslazione . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1.4 La Simmetria assiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.1.5 Scheda “alla scoperta” della Simmetria Assiale . . . . . . . . . . . . . 27
2.1.6 Alcune curiosità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.1.7 Seconda lezione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.1.8 La Traslazione come trasformazione del piano in sè . . . . . . . . . . 38
2.1.9 La Simmetria Assiale come trasformazione del piano in sè . . . . . . 39
2.1.10 La Simmetria Assiale è una isometria . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.2 Metodi iterativi per la risoluzione approssimata di equazioni . . . . . . . . . 44
2.2.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.2.2 Prima lezione: Metodi Iterativi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.2.3 Un gioco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.2.4 Formalizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.2.5 Applicazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
I
INDICE
2.2.6 Un quesito degli esami di stato del 2006 . . . . . . . . . . . . . . . . 58
2.3 La Carica Elettrica e la Legge di Coulomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.3.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.3.2 La carica elettrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.3.3 Elettrizzazione ed esperimenti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
2.3.4 Applicazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.3.5 Esercizi pratici e on-line . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.3.6 La Forza di Coulomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
2.3.7 Riassumendo... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2.4 Forze ed equilibrio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
2.4.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
2.4.2 Concetto di Forza ed equilibrio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
2.4.3 Carattere vettoriale e misura delle forze . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
2.4.4 La Forza-Peso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
2.4.5 La Forza elastica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
2.4.6 Esperimento: legge di Hooke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
2.4.7 Equilibrio di un punto materiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
2.4.8 Reazioni vincolari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
2.4.9 Equilibrio su un piano inclinato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
3 Il Tirocinio 79
3.1 TIROCINIO DI MATEMATICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.2 La retta con Matcos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.2.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.2.2 Introduzione alla retta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.2.3 Formalizzazione retta passante per l’origine . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.2.4 Significato del coefficiente angolare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.2.5 Rette non passanti per l’origine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
3.2.6 Rette parallele agli assi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
3.2.7 Equazione della retta in forma implicita . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.3 Calcolo combinatorio e Probabilità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.3.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.3.2 Prima lezione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.3.3 Introduzione dell’argomento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
II
INDICE
3.3.4 Definizione classica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
3.3.5 Calcolo Combinatorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
3.3.6 Seconda lezione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.3.7 Limiti della definizione classica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.3.8 Definizione frequentistica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.3.9 Programma MatCos per la Legge Empirica del Caso . . . . . . . . . 95
3.3.10 Definizione soggettiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
3.3.11 Confronto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
3.4 Tirocinio indiretto: Risoluzione dei triangoli . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
3.4.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
3.4.2 Lezione 1: Risoluzione di un triangolo rettangolo . . . . . . . . . . . 102
3.4.3 Lezione 2: Applicazioni dei teoremi sui triangoli rettangoli . . . . . . 109
3.4.4 Lezione 3: Risoluzione di un triangolo qualsiasi . . . . . . . . . . . . 114
3.4.5 Lezione 4: Applicazioni dei teoremi sui triangoli qualsiasi . . . . . . . 119
3.5 TIROCINIO DI FISICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
3.6 I primi modelli atomici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
3.6.1 La struttura dell’atomo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
3.6.2 La Forza di Coulomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
3.6.3 Il Modello di Thomson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
3.6.4 L’esperimento di Rutherford . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
3.6.5 Il Modello di Rutherford . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
3.7 Cenni di fisica nucleare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
3.7.1 Le quattro forze esistenti in natura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
3.7.2 Le forze nucleari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
3.7.3 Isotopi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
3.7.4 Decadimento radioattivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
3.7.5 Difetto di massa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
3.7.6 Fissione nucleare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
3.7.7 Fusione Nucleare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
3.8 Tirocinio indiretto: Statica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
3.8.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
3.8.2 Alcune lezioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
Bibliografia 149
III
Premessa
L’insegnamento della matematica e della fisica persegue fra i suoi scopi principali quello di
contribuire alla crescita intellettuale ed alla formazione globale di tutti i giovani. Con questa
convinzione intraprenderò la mia futura attività di insegnante.
In questi due anni di S.S.I.S. ho avuto modo di osservare, esaminare e imparare diversi me-
todi di insegnamento, più o meno efficaci in relazione all’argomento in esame ed ai diversi
contesti scolastici. Elemento comune a tutti i metodi proposti è quello di non ridurre il
valore formativo della matematica e della fisica al semplice “far di conto”, all’applicazione
meccanica di algoritmi e procedure risolutive ripetitive, nè ad una trattazione astratta, com-
pletamente estranea alla realtà che ci circonda.
Fino a quando si proporranno la matematica e la fisica come trasmissione di verità assolute e
statiche raggiunte mediante un mero processo di accumulazione, trascurandone l’intrinseca
problematicità e lo stretto legame con la realtà sensibile, saranno inevitabili sia un certo
isolamento disciplinare e sia l’ostilità dichiarata dalla maggior parte degli studenti.
Spetta all’insegnante l’arduo compito di far percepire allo studente il significato e l’utilità dei
contenuti insegnati. Per raggiungere questo scopo è importante considerare sempre i propri
alunni come centrali nel processo di apprendimento ricorrendo a lezioni dialogate, nelle quali
si favorisce un clima di confronto, uno scambio di idee, opinioni, dubbi, chiarimenti. A volte
definizioni e proprietà possono scaturire proprio dagli studenti stessi, se opportunamente
stimolati mediante discussioni (in cui l’insegnante ha il ruolo di moderatore) e strumenti
adeguati (schede operative, software,...).
L’insegnante deve essere in grado di organizzare in modo equilibrato una “situazione pro-
blematica” affidando poi agli allievi il compito di risolverla, facendo emergere un’idea che,
condivisa da tutti, dovrà corrispondere a quella matematicamente fondata. Si realizza una
situazione didattica nella quale l’allievo, interagisce direttamente con il sapere e diviene lui
stesso “costruttore” di conoscenza. 1
Per facilitare la comprensione ed attivare la mente degli allievi, è utile fare ricorso a lezioni
che utilizzino gli strumenti multimediali, come video-presentazioni e software didattici.
Alla luce dell’esperienza maturata ritengo che il Laboratorio di Matematica sia molto ef-
ficace. Anzitutto abitua ed aiuta gli studenti a scoprire “fatti” matematici attraverso la
manipolazione di oggetti; inoltre permette allo studente di lavorare attorno a situazioni non
note formulando congetture e proponendo risposte a problemi nuovi; rafforza le conoscenze
maturate dagli studenti ed alleggerisce il lavoro di risoluzione algebrica, che a volte risulta
molto laborioso e può far perdere di vista l’essenza del problema nella sua globalità.
Altra strategia fondamentale è il riferimento alla storia della matematica e della fisica per far
comprendere agli allievi che gli argomenti trattati sono frutto di tanti anni di elaborazione.
É opportuno inoltre far notare, soprattutto ai ragazzi che incontrano difficoltà, che molti
problemi di apprendimento con cui si scontrano sono stati incontrati prima di loro da grandi
matematici o fisici. Riferimenti storici e aneddoti possono, infine, alimentare la motivazione,
l’interesse, l’attenzione e la curiosità.
L’insegnante deve coinvolgere gli allievi in un continuo processo di elaborazione per condurli
a riflettere sul proprio modo di ragionare e sulle strategie adottate di fronte ad un problema,
abituandoli a giudicare e motivare le proprie scelte risolutive e a riflettere sulla ragionevo-
lezza dei risultati.
L’insegnante dunque ha un ruolo che va ben oltre la semplice trasmissione di conoscenze:
deve affrontare una molteplicità di situazioni sociali e di richieste formative. Da necessità
generali come quella di formare personalità critiche e aperte al cambiamento, disponibili
a “imparare ad imparare”, al lavoro con gli altri, ad agire in modo autonomo, a necessità
specifiche richieste dal mondo del lavoro, tra cui la conoscenza del linguaggio informatico
e multimediale. Non a caso il profilo professionale dell’insegnante è strettamente legato
all’evoluzione del sistema sociale, economico, culturale e politico.
Una professionalità che potremmo definire multidimensionale, ricca anche di motivazioni
personali e di responsabilità sia verso gli allievi che verso l’istituzione scuola. L’insegnamen-
to non solo comporta costantemente l’esigenza di approfondire ed arricchire le conoscenze
e le competenze già maturate, ma implica anche, per forza della sua destinazione sociale,
l’attenzione all’“altro” al quale è rivolto e l’attitudine a raccordarsi ai suoi bisogni nonché
alla sua attesa di riferimenti critici ed umani.
2
Capitolo 1
La Scuola
Le attività del tirocinio mi hanno fatto sentire particolarmente coinvolta in un percorso di
formazione alla professionalità docente. Un percorso di tipo più pratico e a diretto contatto
con il contesto scuola ha suscitato in me l’entusiasmo di poter finalmente verificare e mettere
in pratica le nozioni teoriche che ci sono state insegnate negli altri corsi. Dalle osservazioni
dirette sul campo, inoltre, ho potuto trarre considerazioni e riflessioni critiche che spero
risulteranno utili per lo svolgimento della mia attività futura di insegnante.
Già dai primi incontri mi è stato possibile osservare come il sistema scolastico, in questi ul-
timi anni, sia notevolmente cambiato e siano cambiati anche i ruoli delle figure professionali
presenti nella scuola. Si è passati da una condizione statica e piuttosto chiusa, ad una realtà
dinamica, aperta alle esigenze degli studenti e trasparente nelle comunicazioni.
Sono numerose le attività extracurriculari, i progetti, le sperimentazioni che tendono a po-
tenziare l’asse scientifico, linguistico ed informatico e le iniziative volte a diffondere l’uso
della tecnologia.
Mi ha particolarmente interessato proprio l’aspetto organizzativo della scuola: la chiarez-
za con cui vengono presentati i percorsi formativi presenti nella scuola; la precisione nel
descrivere le attività e le finalità di ciascun percorso; l’attenzione rivolta a diverse attività
extracurriculari per potenziare le specifiche potenzialità di ciascun allievo; la trasparenza che
caratterizza tutte le fasi dell’attività scolastica. Ritengo che una grande attenzione all’or-
ganizzazione globale della scuola sia necessaria e molto utile per raggiungere la formazione
complessiva dell’individuo che non si può basare solo sulle buone competenze disciplinari.
3
1 – La Scuola
1.1 Il liceo scientifico “E.Fermi”
L’istituto presso il quale ho svolto l’attività di tirocinio diretto durante i due anni della
SSIS è stato il “Liceo scientifico E. Fermi” (Foto in figura 1.1). Esso è situato in una zona
Figura 1.1: Liceo scientifico E. Fermi.
centrale della città, molto vicina alle Autolinee. E’ suddiviso in due edifici: la sede in via
Molinella per il biennio e la sede centrale in via Isnardi per il triennio e per tutte le attività
amministrative. In entrambe le sedi c’è un cortile, mentre manca un’area di parcheggio per
la sede di via Molinella.
Gli spazi interni sono puliti, accoglienti e luminosi e ci sono locali adibiti alle diverse funzioni
della vita scolastica (sala professori, biblioteca, laboratori, aula di disegno, palestra, uffici
di segreteria e bar).
Le attività scolastiche si svolgono tutti i giorni dalle 8:20 alle 13:30 con la distribuzione
delle ore secondo lo schema riportato in figura 1.2 e seguendo il quadro orario settimanale
di ciascun indirizzo. Figura 1.2: Schema orario
4
1 – La Scuola
La comunicazione delle attività interne e/o esterne alla scuola vengono diffuse attraverso
bacheche reali esistenti all’interno dei due edifici e virtuali presenti sul sito web. Inoltre la
scuola è dotata di un sistema che, tramite una password, permette ai genitori degli alunni
di controllare la presenza dei figli a scuola quotidianamente in tempo reale.
La Biblioteca e i Laboratori
Il Liceo dispone di una Biblioteca (foto in figura 1.3) dotata di oltre 7000 volumi che pre-
vede servizio di consultazione e prestito.
Il Laboratorio di Informatica (foto in figura 1.4) è dotato di una moderna attrezza-
tura composta da 16 computer collegati in rete, da scanner, stampanti, televisore con an-
tenna parabolica e videoregistratore, connessione ad Internet. Esso è utilizzato regolar-
mente da studenti e docenti non solo delle classi sperimentali del PNI, ma anche per lavori
pluridisciplinari.
Figura 1.3: Biblioteca Figura 1.4: Laboratorio di Informatica
I Laboratori di Fisica e di Chimica (foto in figura 1.5) sono attrezzati sia per espe-
rienze dimostrative come conferma sperimentale dei dati teorici, sia per esperienze condotte
direttamente da gruppi di allievi.
Figura 1.5: Laboratorio di Fisica e Chimica
5
1 – La Scuola
1.2 Il POF
La scelta didattica del Liceo Scientifico “Fermi” non riguarda solo l’organizzazione quoti-
diana, ma anche l’unitarietà del progetto educativo che, oltre a porre al centro del processo
d’apprendimento-insegnamento i bisogni formativi degli alunni, individua nelle loro com-
petenze (“saper fare e aver voglia di fare”) un fondamentale riferimento. Si tratta, di un
processo nuovo che avvia una riflessione pedagogico-professionale e vede nella collegialità
e nelle diverse competenze, integrate in un progetto unitario, il fulcro di un’idea di scuola
adeguata alle nuove esigenze formative.
Con queste motivazioni e finalità, il Liceo Scientifico “Fermi” fonda la sua offerta formativa
nella creazione di un percorso educativo lineare ed unitario.
Elementi determinanti in questo scenario sono:
• Le coordinate culturali di fondo dei programmi disciplinari:
a) l’indicazione dei contenuti essenziali per la formazione di base
b) i traguardi irrinunciabili
c) le tematiche portanti
d) i sistemi di valutazione
• Lo sviluppo di una concezione costruttiva della conoscenza:
a) Studio delle discipline come un insieme di problemi: procedimenti, criteri, modelli
di indagine specifici;
b) Concetti di collegamento organico dei dati esperenziali e conoscitivi
• Il
Traslazione e simmetria assiale

Traslazione e simmetria assiale - Metodi iterativi per la risoluzione approssimata di equazioni - La carica elettrica e la legge di Coulomb - Forze ed equilibrio - La retta con MatCos - Risoluzione dei triangoli - I primi modelli atomici - Cenni di fisica nucleare - Statica.
L’insegnamento della matematica e della fisica persegue fra i suoi scopi principali quello di contribuire alla crescita intellettuale ed alla formazione globale di tutti i giovani. Con questa convinzione intraprenderò la mia futura attività di insegnante.
In questi due anni di S.S.I.S. ho avuto modo di osservare, esaminare e imparare diversi metodi di insegnamento, più o meno efficaci in relazione all’argomento in esame ed ai diversi contesti scolastici. Elemento comune a tutti i metodi proposti è quello di non ridurre il valore formativo della matematica e della fisica al semplice “far di conto”, all’applicazione meccanica di algoritmi e procedure risolutive ripetitive, né ad una trattazione astratta, completamente estranea alla realtà che ci circonda.
Fino a quando si proporranno la matematica e la fisica come trasmissione di verità assolute e statiche raggiunte mediante un mero processo di accumulazione, trascurandone l’intrinseca problematicità e lo stretto legame con la realtà sensibile, saranno inevitabili sia un certo isolamento disciplinare e sia l’ostilità dichiarata dalla maggior parte degli studenti.
Spetta all’insegnante l’arduo compito di far percepire allo studente il significato e l’utilità dei contenuti insegnati. Per raggiungere questo scopo è importante considerare sempre i propri alunni come centrali nel processo di apprendimento ricorrendo a lezioni dialogate, nelle quali si favorisce un clima di confronto, uno scambio di idee, opinioni, dubbi, chiarimenti.
A volte definizioni e proprietà possono scaturire proprio dagli studenti stessi, se opportunamente stimolati mediante discussioni (in cui l’insegnante ha il ruolo di moderatore) e strumenti adeguati (schede operative, software,...). L’insegnante deve essere in grado di organizzare in modo equilibrato una “situazione problematica” affidando poi agli allievi il compito di risolverla, facendo emergere un’idea che, condivisa da tutti, dovrà corrispondere a quella matematicamente fondata.
Si realizza una situazione didattica nella quale l’allievo interagisce direttamente con il sapere e diviene lui stesso “costruttore” di conoscenza.
Per facilitare la comprensione ed attivare la mente degli allievi, è utile fare ricorso a lezioni che utilizzino gli strumenti multimediali, come video-presentazioni e software didattici.
Alla luce dell’esperienza maturata ritengo che il Laboratorio di Matematica sia molto efficace. Anzitutto abitua ed aiuta gli studenti a scoprire “fatti” matematici attraverso la manipolazione di oggetti; inoltre permette allo studente di lavorare attorno a situazioni non note formulando congetture e proponendo risposte a problemi nuovi; rafforza le conoscenze maturate dagli studenti ed alleggerisce il lavoro di risoluzione algebrica, che a volte risulta molto laborioso e può far perdere di vista l’essenza del problema nella sua globalità.
Altra strategia fondamentale è il riferimento alla storia della matematica e della fisica per far comprendere agli allievi che gli argomenti trattati sono frutto di tanti anni di elaborazione.
E' opportuno inoltre far notare, soprattutto ai ragazzi che incontrano difficoltà, che molti problemi di apprendimento con cui si scontrano sono stati incontrati prima di loro da grandi matematici o fisici.
Riferimenti storici e aneddoti possono, infine, alimentare la motivazione, l’interesse, l’attenzione e la curiosità.
L’insegnante deve coinvolgere gli allievi in un continuo processo di elaborazione per condurli a riflettere sul proprio modo di ragionare e sulle strategie adottate di fronte ad un problema, abituandoli a giudicare e motivare le proprie scelte risolutive e a riflettere sulla ragionevolezza dei risultati.
L’insegnante dunque ha un ruolo che va ben oltre la semplice trasmissione di conoscenze: deve affrontare una molteplicità di situazioni sociali e di richieste formative. Da necessità generali come quella di formare personalità critiche e aperte al cambiamento, disponibili a “imparare ad imparare”, al lavoro con gli altri, ad agire in modo autonomo, a necessità specifiche richieste dal mondo del lavoro, tra cui la conoscenza del linguaggio informatico e multimediale.
Non a caso il profilo professionale dell’insegnante è strettamente legato all’evoluzione del sistema sociale, economico, culturale e politico. Una professionalità che potremmo definire multidimensionale, ricca anche di motivazioni personali e di responsabilità sia verso gli allievi che verso l’istituzione scuola. L’insegnamento non solo comporta costantemente l’esigenza di approfondire ed arricchire le conoscenze e le competenze già maturate, ma implica anche, per forza della sua destinazione sociale, l’attenzione all'"altro” al quale è rivolto e l’attitudine a raccordarsi ai suoi bisogni nonché alla sua attesa di riferimenti critici ed umani.
Indice
Premessa 1
1 La Scuola 3
1.1 Il liceo scientifico “E.Fermi” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 Il POF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3 L’insegnante di classe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.4 Le classi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2 I Laboratori 12
2.1 Traslazione e simmetria assiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.1.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.1.2 Prima lezione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.1.3 Scheda “alla scoperta” della Traslazione . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.1.4 La Simmetria assiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.1.5 Scheda “alla scoperta” della Simmetria Assiale . . . . . . . . . . . . . 27
2.1.6 Alcune curiosità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.1.7 Seconda lezione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.1.8 La Traslazione come trasformazione del piano in sè . . . . . . . . . . 38
2.1.9 La Simmetria Assiale come trasformazione del piano in sè . . . . . . 39
2.1.10 La Simmetria Assiale è una isometria . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.2 Metodi iterativi per la risoluzione approssimata di equazioni . . . . . . . . . 44
2.2.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.2.2 Prima lezione: Metodi Iterativi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.2.3 Un gioco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.2.4 Formalizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.2.5 Applicazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.2.6 Un quesito degli esami di stato del 2006 . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
2.3 La Carica Elettrica e la Legge di Coulomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.3.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.3.2 La carica elettrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
2.3.3 Elettrizzazione ed esperimenti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
2.3.4 Applicazioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.3.5 Esercizi pratici e on-line . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
2.3.6 La Forza di Coulomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
2.3.7 Riassumendo... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2.4 Forze ed equilibrio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
2.4.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
2.4.2 Concetto di Forza ed equilibrio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
2.4.3 Carattere vettoriale e misura delle forze . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
2.4.4 La Forza-Peso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
2.4.5 La Forza elastica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
2.4.6 Esperimento: legge di Hooke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
2.4.7 Equilibrio di un punto materiale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
2.4.8 Reazioni vincolari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
2.4.9 Equilibrio su un piano inclinato . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
3 Il Tirocinio 79
3.1 Tirocinio di matematica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.2 La retta con MatCos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.2.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.2.2 Introduzione alla retta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.2.3 Formalizzazione retta passante per l’origine . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.2.4 Significato del coefficiente angolare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.2.5 Rette non passanti per l’origine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
3.2.6 Rette parallele agli assi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
3.2.7 Equazione della retta in forma implicita . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.3 Calcolo combinatorio e Probabilità . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.3.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.3.2 Prima lezione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.3.3 Introduzione dell’argomento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.3.4 Definizione classica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
3.3.5 Calcolo Combinatorio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
3.3.6 Seconda lezione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.3.7 Limiti della definizione classica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.3.8 Definizione frequentistica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.3.9 Programma MatCos per la Legge Empirica del Caso . . . . . . . . . . 95
3.3.10 Definizione soggettiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
3.3.11 Confronto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
3.4 Tirocinio indiretto: Risoluzione dei triangoli . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
3 .4.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
3.4.2 Lezione 1: Risoluzione di un triangolo rettangolo . . . . . . . . . . . 102
3.4.3 Lezione 2: Applicazioni dei teoremi sui triangoli rettangoli . . . . . . 109
3.4.4 Lezione 3: Risoluzione di un triangolo qualsiasi . . . . . . . . . . . . 114
3.4.5 Lezione 4: Applicazioni dei teoremi sui triangoli qualsiasi . . . . . . . 119
3.5 Tirocinio di fisica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
3.6 I primi modelli atomici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
3.6.1 La struttura dell’atomo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
3.6.2 La Forza di Coulomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
3.6.3 Il Modello di Thomson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
3.6.4 L’esperimento di Rutherford . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
3.6.5 Il Modello di Rutherford . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
3.7 Cenni di fisica nucleare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
3.7.1 Le quattro forze esistenti in natura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
3.7.2 Le forze nucleari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
3.7.3 Isotopi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
3.7.4 Decadimento radioattivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
3.7.5 Difetto di massa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
3.7.6 Fissione nucleare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
3.7.7 Fusione Nucleare . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
3.8 Tirocinio indiretto: Statica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
3.8.1 Elementi di programmazione didattica . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
3.8.2 Alcune lezioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
Bibliografia 149