Conoscenze di matematica e di fisica delle Scuole Superiori

Il metodo è basato sull'apprendimento cooperativo, è facilitato dall'uso di nuove tecnologie. In particolare: una lavagna interattiva multimediale portatile, l'uso dei clickers, e di un portale dell’elearning. In particolare, il metodo è strutturato nel modo seguente:  

• Approccio al problema: si parte da esempi semplici, possibilmente divita  quotidiana. Questo approccio favorisce l’elaborazione di motivazioni personali all’apprendimento. “La mente non ha bisogno, come un vaso, di essere riempita, ma piuttosto, come legna, di una scintilla che l’accenda e vi infonda l’impulso della ricerca e un amore ardente per la verita’” (Plutarco).
• Sviluppo di diversi livelli di conoscenza: concettuale, procedurale, fattuale. Per alcuni argomenti si richiede una conoscenza dei concetti, delle leggi che legano i concetti, la conoscenza di  procedure più o meno complesse per risolvere esercizi, e la loro applicazione. Per questi argomenti, sono previste sia ore di Teoria, che di Esercitazione, che di Laboratorio (con i clickers). Per altri argomenti si richiede solo la conoscenza dei concetti e delle leggi che legano i concetti. Per questi argomenti sono previste ore di Teoria e di Laboratorio.                                  
• Sviluppo della Conoscenza Concettuale, anche  tramite uso dei clickers: Modellizzazione del problema. Individuazione dei concetti essenziali. Verifica sull’apprendimento dei concetti tramite clickers
• Sviluppo della Conoscenza Procedurale e delle leggi che legano i concetti. Verifica della comprensione tramite clickers. Generalizzazione di quanto appreso.
• Sviluppo della Conoscenza Fattuale tramite Esercizi e Studi di casi tipici: Applicazioni delle leggi discusse nello sviluppo della teoria, che includono procedure più o meno complesse da seguire. Al termine di ogni argomento per il quale è prevista la conoscenza di una procedura, viene svolto in aula lo studi di un caso riepilogativo.

In generale, gli esercizi sono fatti insieme in aula: prima eseguiti individualmente, quindi in piccoli gruppi nei quali è possibile cambiare la propria risposta, quindi la soluzione viene discussa e motivata insieme alla docente. Altri esercizi sono lasciati per casa.  

• Sviluppo dell’intuizione tramite racconti di storie e metafore, utilizzo di giochi e dimostrazioni d’aula. Questa parte del metodo favorisce l’apprendimento intuitivo e divergente. (divertente). Idealmene, dovrebbe accompagnare “la conoscenza con il piacere di apprendere”.
• Consapevolizzazione dell’apprendimento: cosa abbiamo imparato oggi?
• Utilizzo di sondaggi “collettivi” in aula.Questa parte del metodo ha la funzione di coinvolgere quante piu’ persone possibile che cooperino alla riuscita del momento di apprendimento.
• Utilizzo di compiti per casa. I compiti, sotto forma di test, sono disponibili sul portale dell'elearning e sono eseguibili direttamente sul web, dove ciascuno può avere autonomamente la propria valutazione in termini numerici. Il test è preparato in modo che le risposte corrette sono motivate. In questo modo ciascuno/a ha l'opportunità di sperimentare una forma di autovalutazione. Questa parte del metodo favorisce l’acquisizione di autonomia.
• Valorizzazione delle domande in aula. Chi fa domande normalmente ha la gratitudine del resto dell’aula per aver evidenziato un aspetto non compreso o magari neanche considerato.
• Approfondimenti: facoltativi, per chi ha ancora curiosità non soddisfatte, e
• Chiarimenti, anche nelle ore di ricevimento.

MODULO DI FISICA 

Parte I: Competenze trasversali e competenze di base
- Un esercizio di pianificazione: presentazione del Corso - Presentazioni, Aspettative, Metodo, Obiettivi e Regole
- Risorse, Metodi e Strategie generali per la soluzione di problemi a partire da esempi

Parte II: Concetti, applicazioni, e strategie di soluzione per semplici problemi di Meccanica e dinamica classica

- Le tre leggi per il moto traslatorio: Concetti di posizione, velocità, accelerazione, massa, forza. Leggi della dinamica per il moto traslatorio
- Quanti tipi di forze? Forze di contatto (tensione, supporto, attrito e resistenze varie, elastiche, galleggiamento...) - Forze a distanza (gravitazionale, elettrica,...)
- Energia, quantità di moto e Leggi di conservazione: Concetti di energia, lavoro, calore, trasferimento (inclusi i meccanismi di traporto del calore) e trasformazione dell'energia - Teorema dell'energia cinetica-Conservazione dell'energia -Legge di Bernoulli nei fluidi - Impulso e quantità di moto - Conservazione della quantità di moto - Urti
- Le tre leggi per il moto rotatorio e relative leggi di conservazione: Concetti di posizione velocità e accelerazione angolare, momento di inerzia, momento delle forze - Leggi della dinamica per il moto rotatorio - Impulso angolare e momento della quantita' di moto - Conservazione del momento angolare

Parte III: Introduzione alla Termodinamica-Una lezione "cerniera" con il modulo di Chimica-Fisica
- A cosa serve
- Grandezze termodinamiche (temperatura, pressione, lavoro, energia interna, calore, entropia) e loro relazione con grandezze meccaniche: connessione macro-microscopica nella teoria cinetica e generalizzazione concettuale a sistemi piu' complessi
- Primo e Secondo principio della Termodinamica

Parte IV: Concetti, applicazioni, e strategie di soluzione per semplici problemi di Elettromagnetismo

Elettricità: Elettrostatica. Legge di Coulomb - Campo elettrico in generale e per selezionate configurazioni di carica-Potenziale elettrico -Corrente e conduttività- Circuiti DC (elementi di base)

Magnetismo: Magnetostatica. - Forze magnetiche - Campo magnetico in generale e per selezionate configurazioni di corrente - Induzione elettromagnetica e legge di Lenz -Circuiti AC (elementi di base)

Onde elettromagnetiche: Concetti di base
Ottica elementare: Concetti di base (se il tempo a disposizione lo consente)

Parte V: Concetti di Fisica Moderna
Concetti di base e dizionario della relatività (se il tempo a disposizione lo consente)
Concetti di base e dizionario della fisica quantistica

Elementi su misure spettroscopiche e funzioni di correlazione

Conclusioni
Sintesi delle conoscenze e dei saperi trasversali acquisiti

MODULO DI CHIMICA-FISICA (PROF. CHRISTIAN POMELLI)

Il modulo verterà sui fondamenti della termodinamica e sulle basi teoriche dell’equilibrio chimico.

1. Il primo principio della termodinamica. Calore e lavoro. Diversi tipi di lavoro di interesse in ambito chimico. 
2. Il calore. Natura del calore. Misurazione del calore: Bomba di Mahler. 
3. Il concetto di funzione di stato. Energia interna e Entalpia. Definizione e dove sono utili. Cicli termodinamici. Calcolo di entalpia ed energia interna sui gas perfetti.
4. Il secondo principio della termodinamica. La funzione di stato entropia. Definizione classica e statistica di entropia. Esempi sui gas perfetti. Trasformazione dei gas perfetti a entropia costante. 
5. Macchine termiche ideali: rendimento. Ciclo di Carnot. 
6. Sistema ed ambiente. Entropia di una reazione chimica che si svolge nell’ambiente. Il concetto di energia libera. 
7. Un esempio di sistema complesso: i gas di van der Waals.
8. Complementi di matematica per una visione più generale della termodinamica. 
9. Processi reversibili ed irreversibili. Variazione infinitesima delle grandezze termodinamiche. 
10. Le funzioni di stato viste come differenziali. Energia interna, entalpia ed energia libera. Relazioni fra le funzioni termodinamiche. Trasformate di Legendre. 
11. Relazione di Gibbs-Duhem e potenziale chimico. Forma del potenziale chimico per un gas ideale e per una soluzione diluita. 
12. Il potenziale chimico alla base dell’equilibrio chimico. Esempio su reazioni chimiche e transizioni di stato. 
13. Alcuni concetti di chimica generale rivisti alla luce della termodinamica. 

TESTI DI BASE

Fisica
- Jewett & Serway, Principi di Fisica, V Edizione Vol. 1: Dinamica, Termodinamica, Elettromagnetismo, Ottica (Edises, 2010) . Con l¡¯acquisto del testo è possibile anche accedere online ad un¡¯area studenti per esercizi e materiale di studio utile.
- Jewett & Serway, Principi di Fisica, IV Edizione Vol. 2: Fisica Quantistica (Edises, 2010)
Un qualunque testo di fisica delle scuole medie superiori per gli strumenti di base
Materiale didattico per teoria ed esercizi del corso è online

Chimica-Fisica

Atkins- De Paula Chimica Fisica Biologica 1 - Zanichelli. Saranno fornire slides e dispense delle lezioni. 

TESTI DIVULGATIVI
- Lou Bloomfield, How things work - The physics of everyday life (J. Wiley, New York, 2001) e
How everything works [Making physics out of the ordinary] (J. Wiley, New York, 2007)
- Albert Einstein e Leopold Infeld, L'evoluzione della fisica (Bollati-Boringhieri, 1965)
- Andrea Frova, La fisica sotto il naso (BUR, Milano 2006)
- Monica Marelli, La fisica del tacco 12 (Rizzoli, Milano 2009) [Tutta la fisica che serve alle donne (e agli uomini che vogliono capire le donne]
- Lawrence Krauss, La fisica di Star Trek (Longanesi, Milano 1998)
- James Kakalios, La fisica dei supereroi (Einaudi, Torino 2005)
- Peter Barham, The Science of Cooking (Springer, Berlino 2001)
- Bruce Colin, Scherlock Holmes e i misteri della Scienza (Cortina Raffaello, 1997)

TESTI DI METODOLOGIA DIDATTICA
- C. Casula, I porcospini di Schopenauer' (Franco Angeli, 2003) [Sui metodi didattici e le metafore per l'apprendimento]

- R. Knight, Physics for Scientists and Engineers: A strategic approach, Pearson

- H. Gardner, Frames of Mind: The theory of multiple intelligences

La frequenza è obbligatoria. Si suggerisce comunque di utilizzare al massimo le potenziualità del portale elearning

Modulo di Fisica

La prova d'esame è composta di una o più prove scritte e una prova orale

* Per coloro che seguono il corso, la prova scritta può essere svolta in due parti, ovvero due prove in itinere, una durante e una alla fine del corso
* La prova orale ha luogo di norma entro una settimana dall'ultima prova in itinere, nei seguenti casi:

-- La valutazione di una o più delle aree di competenza effettuata nella prova scritta (o in quelle in itinere) nelle non è sufficiente (cioè superiore al 60% del punteggio massimo riservato a quell'area di competenza) oppure deve essere consolidata a giudizio della commissione acquisendo ulteriori elementi di valutazione
-- La valutazione di tutte le aree di competenza effettuata nella prova scritta (o in quelle in itinere) risulta sufficiente e la/lo studente desidera migliorare la valutazione ottenuta

L'esito complessivo dell'esame è positivo se la valutazione di ognuna delle Aree di competenza risulta almeno sufficiente. La valutazione per ogni Area di competenza viene ricostruita a partire dai risultati di ogni prova d'esame - scritta o orale - a disposizione.

ATTENZIONE: A DIFFERENZA DEGLI ANNI PRECEDENTI, DURANTE L'ESAME SCRITTO E' CONSENTITA LA CONSULTAZIONE ESCLUSIVAMENTE DI UN SOLO LIBRO DI TESTO.

Modulo di Chimica-Fisica

Prova orale