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Negli ultimi anni l’Unità di ricerca di Udine in didattica della fisica ha lavorato in collaborazioni nazionali ed internazionali sui seguenti temi principali: l’educazione informale per il raccordo della conoscenza quotidiana (di senso comune) con quella scolastica, l'educazione scientifica di base, l’innovazione didattica nell’insegnamento scientifico e il contributo delle nuove tecnologie, le basi della fisica
dell’ultimo secolo, l’orientamento formativo in campo scientifico e la correlata formazione degli insegnanti in servizio.
Le collaborazioni nazionali hanno riguardato soprattutto tre principali referenti:

  1. le unità di ricerca didattica dei Dipartimenti di Fisica delle Università italiane (FE, MI, MO, NA, PA, PD, PV, RM, TO) dei progetti MURST40% e CNR sulla didattica della Fisica (Fisiss e TIDIFI),
  2. i Centri della Conferenza Nazionale dei Centri Universitari di Ricerca Educativa e Didattica (CONCURED),
  3. l’Associazione Italiana per l’Insegnamento della Fisica (AIF). Le collaborazioni internazionali si sono inserite nel Group International de Recherche sur l’Einsegnement de la Physique (GIREP), nell’European Physics Education Network (EUPEN) e nel Forum Europeen de l’Orientation Accademique (FEDORA).

Sono state elaborate proposte didattiche per l’insegnamento della fisica della materia condensata (1-6) che hanno posto il problema dello studio di modalità di introduzione della fisica quantistica nella didattica della fisica secondaria (7-11) e della formazione degli insegnanti (12-15). Si sono studiate in particolare unità curriculari per il superamento di nodi concettuali in meccanica (15-16) e si è condotta una sperimentazione di ricerca sull’innovazione didattica (13-17) mediantenuove tecnologie in tale campo.
Il Centro Laboratorio per la Didattica della Fisica (CLDF), in quanto struttura di raccordo tra la scuola e l'università, è la sede di lavoro congiunto con gli insegnanti (14b, 14d) e di una pluralità di analisi sui bisogni formativi degli insegnanti: le ricerche condotte dall’Unità
di Udine trovano in tale sede collaborazione e valutazione da parte del mondo della scuola (14a, 14c). Ad esso e al Laboratorio di Ricerca
didattica del Dipartimento di Fisica dell'Università di Udine fanno riferimento anche le ricerca CNR di formazione in rete telematica dei
docenti (TIDIFI) per l’impiego delle nuove tecnologie nella didattica e la ricerca svolta nell'ambito del progetto Studiare e Capire in Fisica
(SeCiF), oggetto del cofinanziamento MURST 1999.
L’impiego delle nuove tecnologie per l’attività sperimentale e la modellizzazione in fisica sono stati il perno di proposte didattiche originali (18-24) e di un progetto coordinato nazionalmente di ricerca sulla formazione in servizio degli insegnanti in presenza e a distanza (IMOFI) L’attività sperimentale con materiali di basso costo, anche se di moderna tecnologia, come i sensori on-line, ha ispirato anche proposte per attività di orientamento formativo alla scienza (25-29).
La realizzazione di una mostra di 120 esperimenti per costruire un ponte tra l’esperienza quotidiana e la sperimentazione scolastica ha portato allo sviluppo di 4 linee di ricerca (30-35) : a) cognitiva, b) curricolare, c) sviluppo di prototipi sperimentali, d) modelli di formazione insegnanti, ed ha promosso la realizzazione di un prodotto multimediale interattivo in rete telematica per lo studio di stati e processi termici (36-37), di piccolo software di simulazione a sostegno della didattica (38).
La ricerca internazionale evidenzia infatti come siano necessarie nuove strategie didattiche per quel cambiamento concettuale, capace di realizzare la transizione dal senso comune a una visione scientifica dei fenomeni (39-40). In particolare, la riduzione imaginativa prodotta dall’osservazione in tempo reale dei grafici di grandezze significative in un fenomeno, il personale coinvolgimento nella formulazione di ipotesi interpretative e nel valutare modelli, la possibilità di discutere anche tra pari le idee sono importanti strumenti di apprendimento, resi possibili dalle nuove tecnologie (41-42). Il loro impiego comporta un cambiamento così profondo nella didattica tradizionale da produrre una modifica del ruolo dell’insegnante, della sua interazione con la classe, delle sue competenze (43-44).
Il problema centrale è la messa a punto di modelli di formazione degli insegnanti, che integrino aspetti disciplinari e metodologico-didattici, in modo situato. Recenti studi hanno infatti evidenziato, che il personale coinvolgimento nell’esercizio professionale è la condizione necessaria per la ricaduta dell’azione formativa in quella didattica. E’ urgente studiare le modalità di attuazione di tali processi in campo
scientifico, anche per produrre materiali di riferimento capaci di attivare il superamento dei nodi concettuali in campo scientifico (45).
Le nuove tecnologie informatiche danno un grande contributo su entrambe i piani, offrendo nuovi obiettivi per l’apprendimento nell’attività in classe (46).
Un ambiente di apprendimento multimediale in rete telematica di più ampia portata (47-48) costituisce il prodotto di riferimento per una
formazione dell'insegnante a distanza e in presenza mirata all'innovazione didattica nell'insegnamento scientifico.
Gli studi effettuati negli ultimi due anni hanno portato a produrre vari tipi di schede per insegnanti e per l'attività in classe (49-53). Esse sono state utilizzate in sperimentazioni di ricerca nazionali nelle scuole (54-57), che hanno messo in luce l'esigenza di modalità integrate per la formazione in servizio degli insegnanti (56-57) e le diverse impostazioni necessarie per il laboratorio dell'innovazine didattica (58).
Uno studio su più vasta scala (59) ha messo in luce le necessità di formazione degli insegnanti nel nostro Paese, mentre una ricerca sulla
pratica nella didattica (60) ha aperto nuove strade di formazione in servizio degli insegnanti attraverso la ricerca.
Parallelamente uno studio sul cambiamento concettuale in un ambiente di educazione informale (61) ha permesso di focalizzare alcuni importanti problemi dell'educazione scientifica di base.
Studi sulla valutazione della didattica universitaria (62-63), sull'innovazione didattica superiore (64) e sull'orientamento universitario (65-66) aprono le problematiche generali della formazione universitaria degli insegnanti.
Specifiche proposte disciplinari (67-69) basate sull'attività sperimentale e un'impiego multimediale dell'elaboratore si propongono in tale contesto come materiali su cui costruire percorsi e moduli di formazione.
Nel recente avvio del Corso di Laurea per la formazione primaria e della Scuola di Specializzazione per Insegnanti Secondari i risultati delle ricerche sopra descritte si propongono come base di partenza per affrontare i problemi legati ai materiali e ai modelli della formazione iniziale, con particolare riguardo a quegli ambiti finora inesplorati come la formazione scientifica di base e l'introduzione della fisica moderna e della meccanica quantistica in particolare. Su tali ambiti abbiamo acquisito e stiamo acquisendo competenza () per proposte culturalmente fondate e coerenti rispetto alla formazione del docente che insegna la fisica.

In the last few years the Research Unit in physics education of Udine University worked at national and international level for cooperation research programmes on the following main topics: informal education for the connection from the daily knowledge (of common sense) to the scolastic one; the basis education for science; didactic innovation in scientific teaching; contribution of new technologies; fundation of physics in the last century; formative orientation in the scientific ambit and the related inservice teachers’ training. The national cooperation programmes involve three main referents:

  1. the research units of the Physics Departments in the Italian Universities (FE, MI, MO, NA, PA, PD, PV, RM, TO ) of the MURST40% and of the CNR research programmes in physics education (Fisiss and TIDIFI),
  2. the Centres of the National Conference of the University Centers of Educational and Didactic Research (CONCURED),
  3. the Italian Association for Physics Teaching (AIF). The international cooperations are inserted in the Group International de Recherche sur l’Einsegnement de la Physique (GIREP), in the European Physics Education Network (EUPEN)and in the Forum Europeen de l’Orientation Accademique (FEDORA).

In this context researches carried out in our Unit produced educational proposals for the teaching of the condensed matter (1-6), suggesting the problem of the introduction of quantum physics in secondary school physics teaching (7-11) and the problem of the teachers training (12-15). Curricular units for the conceptual change in mechanics were in particular studied (15-16). A research experimentation on the updating curriculum employing new technologies were carried out (13-17) in this field.
The Centre Laboratory for Physics Education (CLDF) is the place in which these studies are carried out, and where a multipolar analysis of teachers formative needs are performed: researchers carried out by Udine research Unit find there the cooperation and the validation of the school world (14b, 14c). On CLDF is also relayed the CNR research on teachers’ training in telematic net (TIDIFI) for the use of new technologies in physics education, and the research made in the ambit of the Studying and Undersatnding in Physics (SeCiF), which has been object of the MURST cofinancing during the year 1999.
The use of new technologies for experimental work and the modelling in physics were the methodological referents of original educational proposals (18-24) and of the national coordinated research project on the inservice teacher training, now under development (IMOFI).
The experimental activity using low-cost materials, even if realized with new technologies as computer on-line sensors, inspirated also some educational guidance activities for science (25-29).
The realisation of a exhibit with 120 simple experiments to build a bridge between every day experience, produced 4 research lines : a) cognitive, b) curricular, c) planning and realisation of experimental prototypes, d) model for teachers’ training, and promoted the realisation of a multimedia interactive system in telematic net for the study of thermical states and processes (36-37), a small simulation software as a support for didactics (38).
The international research underlines in fact the need of new educational strategies for the conceptual change, capable to realize the transition from common sense to the scientific view of the phenomena (39-40). In particular, there are relevant conditions for learning, facilitated by new technologies (41-42): the immaginative reduction produced by the real time plotting of significant parameters in a phenomenon, the personal involvement in making hypothesis and evaluation of interpretative models, the peer discussion of ideas. The use of new technologies in education involves a deep change of the role of the teacher, of their competencies and of the personal interaction inside the class (43-44).
The central problem is the individuation of teachers’ education models, integrating disciplinar and methodological aspects, in situated way.
Recent studies underline in fact the role of the personal involvement during the professional activity in the activation of the fall up of the process of training in the classroom work (45). The study of these processes is urgent in scientific field, to produce materials able to activate scientific conceptual change (45). New technologies give a great contribute on this plane, offering new learning objectives for the school work (46).
A multimedial learning ambient in a more developped telematic net (47-48) is the referring product for a far-away teachers’ training and in a presence aimed to the didactic innovation in scientific teaching.
Studies done in the last two years were able to produce several types of models for teacher education and for class- work, too (49-53). They have been used in national research sperimentations in the schools (54-57) and underlined the need of integrated modalities for the teachers’ in-service training (56-57) and the different plannings for the laboratory of didactic innovation (58).
A large-scale study (59) underlined the training need of Italian teachers, while a research on the practic of didactic (60) opened new paths of in-service teachers’ training through research. A parallel study on conceptual changement in an informal education ambient (61) was able to focus some important points about basis scientific education. Studies on university didactic valutation (62-63), on superior didactic innovation (64) and on university orientation (65-66) introduce the general problems about university teachers’ training.
Specific disciplinar proposals (67-69) based on sperimental activity and on a multimedial use of computers propose themselves in this context as materials on which it is possible to realize resonace with learning paths.
In the new-born University Course for the Primary Formation and the Specializing School for the Secondary-School Teachers, the results of the researches above are the basis in order to face problems linked to materials and forms of first formation, with a particular regard to the ambits which are not yet explored, such as the basis scientific education and the introduction of modern physics and quantum mechanical in particular. About these subjects we have been able and we are still aknoledging competences for cultural founded proposals, coherent to the formation of the physics teacher.

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