Scheda programma d'esame
LA FISICA DI TUTTI I GIORNI
MARIA LUISA CHIOFALO
Anno accademico2023/24
CdSFISICA
Codice416BB
CFU6
PeriodoPrimo semestre
LinguaItaliano

ModuliSettore/iTipoOreDocente/i
LA FISICA DI TUTTI I GIORNIFIS/01LEZIONI48
MARIA LUISA CHIOFALO unimap
Obiettivi di apprendimento
Learning outcomes
Conoscenze

Conoscenze specifiche

  • Acquisire la conoscenza delle idee essenziali della fisica da Galileo alla fisica dei quanti
  • Imparare come funzionano strumenti di uso quotidiano e come avvengono selezionati fenomeni dal punto di vista della fisica

 

Knowledge

The course is inspired to How Things Work by Lou Bloomfield (university of Virginia).  No mathematical formalization is involved. Concepts and tools are discussed starting from classroom demonstrations that can be realized with everyday-life objects. Teaching methods include active learning with interactive panels and clickers and use of e-learning website, and cooperative learning.

1. Conceptual knowledge of dynamics for point-like and rigid objects, and fluids

2. Conceptual knowledge of thermodynamics

3. Conceptual knowledge of geometrical optics, electromagnetism, and quantum physics

Modalità di verifica delle conoscenze

 

Modalità di verifica: prova d'esame, composta da una lezione nello stile de La fisica di tutti i giorni, su un argomento specifico a scelta all'interno di un elenco di problemi non affrontati durante il corso.

 

Assessment criteria of knowledge

The assessment is composed as follows: - 20/30 on conceptual and factual knowledge of the course topics - 6/30 on conceptual and factual knowledge of essay - 4/30 on cross competences

Methods:

  • Final oral exam
  • Final essay
  • Final laboratory practical demonstration

Further information:
Assessment is performed by competences via written and oral exams. The written exam is a test containing one question for each of the phenomena faced during the course. The student is also asked to prepare a short essay in the course style, on a topic of his/her interest, not faced during the course but involving the concepts discussed. The essay should be possibly accompanied by a practical classroom demonstration. The essay is presented to the other course students during an oral exam.

Capacità

Lo/la studente avrà acquisito la capacità di: 

 

  • Modellizzare il funzionamento di fenomeni e oggetti quotidiani in termini di concetti e idee essenziali della fisica, attraverso strategie di problem solving
  • Individuare e verificare fonti e materiali già esistenti e utili per lo story telling di idee della fisica
  • Elaborare strategie efficaci per rappresentare i concetti e le idee essenziali, in ogni tratto della loro rappresentazione formale, attraverso semplici esempi tratti dalla cultura popolare e dimostrazioni d'aula
  • Ideare e realizzare semplici dimostrazioni d'aula al servizio della discussione delle idee e concetti essenziali
  • Raccontare in modo efficace ed efficiente problemi, anche complessi, della fisica a destinatari/e di diversa tipologia: insegnanti e studenti di gradi di istruzione pre-universitari fino all'infanzia, pubblico generale di ogni età in contesti di divulgazione scientifica
  • Progettare un corso di fisica per gradi di istruzione pre-universitari
  • Progettare un'attività di divulgazione scientifica

 

Skills
  • Competences and strategies for problem solving
  • Competences in solving conceptual problems within general physics, from the use of the selected essential ideas discussed in the course
  • Awarness in the use of experimental method
Modalità di verifica delle capacità

Modalità di verifica: prova d'esame, composta da un test a risposta multipla
seguito da un colloquio su un argomento a scelta all'interno di un
elenco di problemi non affrontati durante il corso.


Criteri di valutazione

La valutazione numerica è così composta:

  • Fino a 24 punti per la comprensione degli specifici meccanismi fisici appresi nel corso (si veda più su per dettagli)
  • Fino a 6 punti per l'acquisizione di competenze trasversali, in particolare:

- metodo e scientific thinking
- grado di autonomia
- capacita' di comunicare quanto appreso                                                                                        - capacità di lavorare in gruppo                                                                                                      -  consapevolezza di quanto appreso (contenuti del corso e strumenti)

Assessment criteria of skills

The assessment is composed as follows: - 24/30 on conceptual and factual knowledge of the course topics - 6/30 on cross competences

Methods:

  • Final oral exam
  • Final written exam
  • Final essay
  • Final laboratory practical demonstration

Further information:
Evaluation is performed by competences via written and oral exams. The written exam is a test containing one question for each of the phenomena faced during the course. The student is also asked to prepare a short essay in the course style, on a topic of his/her interest, not faced during the course but involving the concepts discussed. The essay should be possibly accompanied by a practical classroom demonstration. The essay is presented to the other course students during an oral exam.

Comportamenti

Acquisire competenze trasversali quali:

  •  Favorire la rimozione di convinzioni limitanti quali “non sono portato/a per la scienza'' oppure “e' troppo difficile per me'', “non sono in grado di capire''. Favorire l'acquisizione dell'idea che tutti possono imparare a fare scienza.
  •  Sviluppare l'intuito fisico come uno degli strumenti utili per comprendere il funzionamento delle cose.
  • Acquisire una mentalità scientifica e di un metodo nella soluzione dei problemi, attraverso la comprensione della sequenza di ipotesi e verifiche che hanno condotto alla comprensione dei fenomeni dati.
  • Per chi fa studi specifici di fisica e materie correlate, migliorare la capacità di individuare i concetti alla base della comprensione dei fenomeni e di metterli in relazione in mappe concettuali.
  • Capacità di lavorare in gruppo.
  • Capacità di preparare e affrontare le verifiche e gli esami.
  • Capacità di riconoscere quanto appreso (consapevolezza).
  • Capacità di lavorare in modo autonomo (ovvero di auto-motivarsi, auto-dirigersi, auto-disciplinarsi e auto-valutarsi). Diceva Galileo Galilei: “Non puoi insegnare qualcosa ad un uomo, puoi solo aiutarlo a scoprire dentro di sè”.
  • Capacità di comunicare quanto si è compreso
  • Coltivare la curiosità
  • Sviluppare interesse
  • Sviluppare capacità di partecipazione attiva
  • Consapevolezza del processo di valutazione 
Behaviors
  • Curiosity
  • Committment
  • Active involvement
  • Creative approach
  • Group working
  • Faireness during evaulation
Modalità di verifica dei comportamenti

La verifica del comportamenti viene operata in aula mediante osservazione, eventualmente utilizzando i dati d'uso del materiale collocato sul portale elearning, e di nuovo mediante osservazione in aula nel corso dell'esame.

Assessment criteria of behaviors

During the lecturing time, via interactions with students.

Prerequisiti (conoscenze iniziali)

Conoscenze di fisica della Scuola Superiore

Prerequisites

None

Indicazioni metodologiche

Dei due pilastri del metodo scientifico, il metodo sperimentale e la formalizzazione, si punta tutto sul primo attraverso semplici dimostrazioni d'aula preparate o realizzate sul momento con oggetti di vita quotidiana, e concentrandosi una comprensione qualitativa dei concetti essenziali.

  • Rigorosamente a partire da esempi di vita quotidiana piuttosto che dai principi e dalle leggi. Si può parlare di come funzionano (questa è solo una selezione per dare un'idea): pattini a rotelle, biciclette, ascensori, sistemi di irrigazione, aeroplani, aspirapolvere, materiali per l'abbigliamento, condizionatori d'aria, macchine fotocopiatrici, strumenti musicali, orologi, registrazione su cassette magnetiche, riproduttori di musica, forni a microonde, televisori, LED, trucco, telescopi e microscopi, imaging in medicina, coltelli e acciai, vetri, plastica, detersivi, culinaria, fantasy (fisica dei fumetti e fisica di Harry Potter).
  • Senza l'uso di strumenti matematici, facendo leva sull'intuizione e - lì dove l'intuizione non aiuta o magari conduce a conclusioni non corrette - piccoli esperimenti d'aula (dove possibile) oppure spiegazioni con il linguaggio vero e proprio della divulgazione scientifica.
  •  Allo scopo di accrescere le motivazioni alla partecipazione, gli esempi di vita quotidiana da trattare saranno scelti per quanto possibile insieme agli/lle studenti nel corso di una riunione preliminare, all'interno di un insieme di possibilità che includono quelle già proposte nei testi su citati e/o altre di interesse degli/lle studenti. In questo senso, qualora l'esperienza didattica potesse essere ripetuta, sarebbe ogni volta diversa nel dettaglio. Gli argomenti non scelti possono rappresentare lo spunto per la preparazione della dissertazione prevista per l'esame.

Il materiale didattico è scaricabile dal portale elearning del corso, sotto forma di slides, video delle dimostrazioni d'aula, riferimenti bibliografici e weblink specifici. 

Il progetto didattico da preparare e discutere come prova d'esame viene preparato con l'accompagnamento del/la docente in ricevimenti pianificati in modo individuale, e riguarda la selezione dell'argomento, l'individuazione delle fonti, il supporto per la preparazione delle dimostrazioni d'aula. 

Le attività di valutazione in itinere sono esclusivamente di autovalutazione a scopo formativo, e includono l'accompagnamento nella preparazione del progetto didattico. Viene incoraggiato l'uso degli strumenti di discussione e sharing, nonché dei testi di autovalutazione disponibili online sul portale.

Teaching methods

Delivery: face to face

Learning activities:

  • attending lectures
  • participation in seminar
  • participation in discussions
  • individual study
  • group work
  • Laboratory work
  • ICT assisted study
  • Practical
  • Other

Attendance: Not mandatory

Teaching methods:

  • Lectures
  • Active and interactive learning
  • Seminar
  • Task-based learning/problem-based learning/inquiry-based learning
  • Flipped classroom, using video-pills from Street Physics Toolbox (links provided) and resources (quantum games, interactive tools, quantum pills) from www.qplaylearn.com
  • Laboratory
  • Project work
  • Other
Programma (contenuti dell'insegnamento)

Il Programma effettivo viene definito nel corso della presentazione del corso ad inizio semestre, insieme agli e alle studenti partecipanti. Di seguito sono i dieci ambiti all'interno dei quali vengono scelti a maggioranza dei/lle presenti in aula gli argomenti, uno per ogni ambito. P.es. Per la lezione 1 è possibile scegliere uno tra i seguenti oggetti o fenomeni di cui comprendere il funzionamento: Pattini o Palle varie, Rampe, o Bilance. Pattini o Palle varie significa che si puo' scegliere uno solo dei due argomenti.

Per la comprensione dei fenomeni sono all'occorrenza utilizzati esempi tratti da fumetti, da racconti gialli e noir, da libri e film di fantascienza e da film in generale. Per la fisica quantistica, sono utilizzati quantum games e tools interattive.

Ogni corso si conclude con un party a base di gelato (preparato durante la lezione in modo diverso dal solito).

Variazioni sono concordate su richiesta dei/lle partecipanti.

Le tre leggi di Newton per moti traslatori

  • Pattini o Palle da tennis/ping pong...
  • Rampe
  • Bilance


Le tre leggi di Newton per moti rotatori

  • Altalene o Giostre
  • Ruote o Biciclette
  • Autoscontri


Statica e Dinamica dei Fluidi

  • Palloni aerostatici o Cannucce o Immersioni o Ascensori
  • Irrigazione o Frisbies e palloni da calcio o Aereoplani o Aspirapolveri



Calore e Termodinamica

  •  Abbigliamento o Stufe o Lampadine
  • Condizionatori d'aria o Automobili
  • Effetto serra e pannelli solari o Uragani e Previsioni del Tempo


Risonanza e onde meccaniche

  • Orologi
  • Violini e Strumenti Musicali
  • Surfing


Forze elettriche e magnetiche - Elettrodinamica – Elettronica e Onde elettromagnetiche 

  • Macchine fotocopiatrici o Registratori o Treni a levitazione magnetica
  • Torce o Generazione e Distribuzione di potenza elettrica o Motori elettrici
  • Amplificatori o Telefoni o Radio e TV o Forni a microonde e telefonini


Luce e Ottica

  • Luce del Sole o Vernici
  • Macchine fotografiche o Telescopi e Microscopi


Fisica Moderna e Fisica Quantistica

  • Laser e led
  • Armi nucleari
  • Diagnostica medica
  • Teletrasporto quantistico
  • Qubits e dintorni
  • Quantum games


Scienza dei Materiali

  • Coltelli e lame d'acciaio
  • Vetri e Finestre
  • Plastica


Fisica-Chimica

  • Acqua, Vapore e Ghiaccio
  • Purificazione dell'acqua
  • Fisica in cucina
  • Detersivi

Specials

  • La Fisica di Harry Potter: Wingardium Leviosa - Portkey - Time Turner - Invisibility Cloak
  • Il Tempo da Galileo alla Fisica Quantistica

Un programma tipico, dopo diversi anni, è per esempio:

  • Calcio e altri sport (dinamica del punto materiale, del corpo rigido, e dei fluidi)
  • Strumenti musicali o orologi (risonanza e onde)
  • Tempo atmosferico (principalmente termodinamica)
  • Forno a microonde (elettromagnetismo)
  • Diagnostica medica (elettromagnetismo e fisica quantistica)
  • La fisica di Harry Potter per babbani/e (quattro incantesimi per discutere fisica quantistica, elettromagnetismo, relatività)
  • Fisica in cucina (chimica-fisica)

Ogni argomento occupa il tempo di più di una lezione.

Syllabus

The specific course content selects one topic from  each group series, in a way to span all the main physics concepts from classical dynamics and fluid dynamics, resonance, waves, thermodynamics, electromagnetism, optics, physics of materials, chemical physics, quantum physics, and relativity. A typical programme (based on several years) is e.g.:

  • Soccer and other sports balls (dynamics of point-like and rigid bodies, and of fluids)
  • Musical instruments or clocks (resonance and waves)
  • Atmospheric weather (mainly thermodynamics)
  • Microwave oven (electromagnetism)
  • Medical imaging (electromagnetism and quantum physics)
  • The physics of Harry Potter for muggles (four enchantments to discuss quantum physics, electromagnetism, relativity)
  • Cooking (chemical-physics)

Each topic takes more than one lecture time.

No mathematical formalization is involved. Concepts and tools are discussed starting from classroom demonstrations that can be realized with everyday-life objects. Teaching methods include active learning with interactive panels and clickers and use of e-learning website, and cooperative learning.

Bibliografia e materiale didattico

 

  • 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)
  • C. Casula “I porcospini di Schopenauer'' (Franco Angeli, 2003) [Sui metodi didattici e le metafore per l'apprendimento]

Si invita a verificare la disponibilità in biblioteca dei testi segnalati.


Modalità e materiali di lavoro

  • Semplici esperimenti o dimostrazioni d'aula
  • Materiale didattico, slides delle lezioni, video delle dimostrazioni d'aula, note e appunti disponibili sul sito https://www.dm.unipi.it/elearning
  • Video-pillole Street Physics Toolbox (link fornito nel corso)
  • Portale www.qplaylearn.com per risorse didattiche di fisica quantistica
  • Per le persone interessate, e' possibile sperimentare e usufruire di una forma di ricevimento telematico con lavagna virtuale, attraverso un portale dell'e-learning.
Bibliography

Recommended reading includes the following textbooks:

- Lou Bloomfield "How things work - The physics of everyday life" (J. Wiley, New York, 2001) and "How everything works [Making physics out of the ordinary]" (J. Wiley, New York, 2007)

Further useful bibliography:

- 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)

Please check with the UNIPI library about the availability of the suggested textbooks.

Indicazioni per non frequentanti

Considerata l'importanza delle dimostrazioni d'aula nel metodo di lavoro, si consiglia fortemente di seguire il corso.

Non-attending students info

Follow the material organized on the elearning page of the course and the Teams class-space

Modalità d'esame

Modalità: la prova d'esame è consiste in un colloquio su un argomento a scelta all'interno di un
elenco di problemi non esplicitamente affrontati durante il corso, da scegliere ed elaborare con la consulenza della docente se utile e/o necessario. La presentazione dovrà essere realizzata nello stile del corso, includendo una o più dimostrazioni d'aula.

Assessment methods

 

Final essay including oral presentation and laboratory practical demonstration on the style of the course lectures, on a problem not explicitly discussed in the course year. The choice of the problem and the essay preparation can be carried out with the advice of the teacher, if useful and/or needed.

Altri riferimenti web

Sono indicati sul portale elearning. 

Additional web pages

 

  • Video-pills Street Physics Toolbox (link provided in class)
  • Portal www.qplaylearn.com for quantum physics resources

 

Notes

The course is inspired to the celebrated experience of Professor Lou Bloomfield att the University of Virginia and adapted to the italian academy and training system. The course is aimed to the following specific goals: Removing misconceptions and limiting believes with respect to his/her own attitude to the study and comprehension of physics- Favor the idea that everyone can understand and learn science- Develop physics intuition- Learn how everyday-life objects and phenomena work from the perspective of physics. And to the general goals: Improvement in the use of his/her own like-skills and cross-competences (general strategies and techniques for problem solving, awarness of learning process and learning contents, organization of his/her own knowledge in conceptual maps, communication, efficiency and effectiveness in preparing exams, group working)- Acquire the scientific method in problem solving and improve the ability to single out involved concepts before entering any calculation

Ultimo aggiornamento 03/10/2023 15:49