Documento di Programmazione Dipartimento di Matematica e … · riconoscere nelle sue varie forme i...
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Documento di
Programmazione
Dipartimento di Matematica e
Fisica (triennio)
a. s.
2017/2018
Coordinatore
Prof. ssa Tiziana FRANCO
DIRIGENTE SCOLASTICO
Dott.ssa Silvana Rocco
PR O GR AMMA ZION E
D IDATTICA D I D IPARTIMENTO
DIPARTIMENTO
Matematica e Fisica
DISCIPLINA
Fisica
CLASSI
quinte
ANNO SCOLASTICO
2016 - 2017
RESPONSABILE DEL
DIPARTIMENTO
Prof.ssa Tiziana FRANCO
Competenze trasversali di cittadinanza [indicare come la disciplina contribuirà all'acquisizione delle competenze trasversali]
COMPETENZA CONTRIBUTI DELLA DISCIPLINA
IMPARARE AD
IMPARARE
Mantenersi aggiornati nelle metodologie di learning proprie
del contesto temporale. Acquisire capacità di autovalutazione
correzione.
PROGETTARE Usare l’analisi di un oggetto o di un sistema artificiale in termini di funzioni o di architetture per fornire un prodotto utilizzabile
COMUNICARE Presentare i risultati delle proprie analisi e delle proprie esperienze
in modo puntuale, univocamente interpretabile e sintetico.
COLLABORARE E
PARTECIPARE
Sapersi organizzare all’interno di un team di sviluppo e
ricerca, essere in grado di condividere le proprie abilità al fine del raggiungimento di uno scopo comune
AGIRE IN MODO
AUTONOMO E
RESPONSABILE
Lavorare in maniera sistemica in un determinato ambiente
analizzandone le componenti al fine di valutarne le caratteristiche specifiche ed i rischi per se stesso e gli altri operatori.
RISOLVERE PROBLEMI Utilizzare classificazioni, generalizzazioni e/o schemi logici per
riconoscere un modello di riferimento utilizzabile per avviare un
appropriato processo risolutivo.
INDIVIDUARE
COLLEGAMENTI E
RELAZIONI
Riconoscere l'isomorfismo fra modelli matematici e processi logici
che descrivono situazioni fisiche o astratte diverse. Riconoscere
ricorrenze o invarianze nell'osservazione di fenomeni fisici, figure geometriche, ecc.
ACQUISIRE ED
INTERPRETARE
L’INFORMAZIONE
Raccogliere dati attraverso l’osservazione diretta dei fenomeni
(fisici, chimici, biologici, geologici ecc.) o degli oggetti artificiali o
la consultazione di testi e manuali o media.
Acquisire un corpo organico di contenuti e metodi finalizzati ad
una adeguata interpretazione della natura, organizzando e rappresentando i dati raccolti
2 . Obiettivi disciplinari
a . Articolazione delle competenze in abilità e conoscenze
Competenze: indicano la comprovata capacità di usare conoscenze, abilità e capacità personali, sociali e/o
metodologiche, in situazioni di lavoro o di studio e nello sviluppo professionale e/o personale; le competenze sono
descritte in termini di responsabilità e autonomia.
Abilità: indicano le capacità di applicare conoscenze e di usare know-how per portare a termine compiti e risolvere
problemi; le abilità sono descritte come cognitive (uso del pensiero logico, intuitivo e creativo) e pratiche (che implicano l’abilità manuale e l’uso di metodi, materiali, strumenti).
Conoscenze: indicano il risultato dell’assimilazione di informazioni attraverso l’apprendimento. Le conoscenze sono l’insieme di fatti, principi, teorie e pratiche, relative a un settore di studio o di lavoro; le conoscenze sono descritte come teoriche e/o pratiche.
N.
COMPETENZE
ABILITÀ
CONOSCENZE
1 Osservare, descrivere ed analizzare fenomeni appartenenti alla realtà naturale e artificiale e riconoscere nelle sue varie forme i concetti di sistema e di complessità.
Interpretare l'interazione fra oggetti elementari sia in termini di interazione a distanza che di campo, individuando il rapporto e le differenze fra i due approcci.
Interpretare i fenomeni elettrici alla luce
delle proprietà macroscopiche e
microscopiche della materia.
Applicare modelli matematici basati su
integrali di linea e di superficie (introdotti
in modo euristico) alla descrizione dei
fenomeni naturali. Analizzare un sistema fisico in base
alle sue simmetrie.
Riconoscere analogie fra fenomeni di
ambiti diversi.
Ridurre la complessità attraverso modelli
semplificativi.
Gestire un processo di unificazione a
partire da teorie separate.
Interpretare in termini energetici
configurazioni di cariche e correnti elettriche.
Estendere l'interpretazione energetica ad
ambiti nuovi
Fenomeni di induzione
Legge di Faraday-Neumann
Legge di Lenz, campi elettrici indotti
Autoinduzione e muta Induzione
Induttanza, induttanza di una bobina
Circuito RL e RC in cc (fase
transitoria)
Energia e densità di energia del campo
magnetico
Alternatore
Corrente alternata: valori efficaci e
condizione di risonanza in circuiti RLC
Il campo magnetico indotto
Il termine mancante: corrente di
spostamento
Equazioni di Maxwell
Soluzione delle equazioni di Maxwell
nel vuoto: onde elettromagnetiche,
velocità delle onde elettromagnetiche,
onde elettromagnetiche piane,
Energia delle onde elettromagnetiche
2 Osservare, descrivere ed analizzare
fenomeni appartenenti alla realtà naturale e artificiale e
riconoscere nelle sue varie
forme i concetti di sistema e
di complessità.
Riconoscere l'incompatibilità di alcune evidenze sperimentali teorie esistenti e
la necessità del loro superamento.
Confrontarsi con modelli fisico-
matematici non intuitivi.
La crisi della fisica classica: le
principali evidenze sperimentali irrisolte. Catastrofe ultravioletta, stabilità dell'atomo, effetto fotoelettrico, spettri atomici, non invarianza delle equazioni di
Maxwell. Crisi del concetto di etere ed esperimento di Michelson – Morley. I fondamenti della relatività ristretta come
superamento della teoria classica. Postulati di relatività e di invarianza della velocità della luce. Trasformazioni di Lorentz. Critica del concetto di simultaneità e nuova concezione del tempo. Dilatazione dei tempi e contrazione delle lunghezze. Legame massa-energia. Cenni di dinamica relativistica.
3 Osservare, descrivere ed analizzare fenomeni appartenenti alla realtà naturale e artificiale e riconoscere nelle sue varie forme i concetti di sistema e di complessità.
Riconoscere l'incompatibilità di alcune evidenze sperimentali teorie esistenti e la necessità del loro superamento. Confrontarsi con modelli fisico-
matematici non intuitivi.
Radiazione di corpo nero e ipotesi di
Planck
Effetto fotoelettrico
Effetto Compton
Quantizzazione carica elettrica ed
esperienza di
Millikan
Scoperta elettrone e modello atomico di
Thompson
Esperienza di Rutherford
Modelli atomici di Rutherford,
Bohr Quantizzazione ed energia
di legame in un atomo Livelli
energetici dell’atomo d’idrogeno
Principio di indeterminazione di
Heisenberg
Lunghezza d’onda di De Broglie
Elettroni e onde di materia Equazione di Schröedinger e semplici applicazioni
4 Essere consapevole delle potenzialità delle tecnologie rispetto al contesto culturale e sociale in cui vengono applicate
Individuare l'importanza di una teoria fisica o di una serie di leggi sullo sviluppo tecnologico e culturale di una società
Riconoscere le ricadute dei progressi
di un ambito scientifico sugli altri. Cogliere i legami fra l'ambito
scientifico e quello filosofico e
culturale in senso generale.
Le correnti elettriche e le loro applicazioni in ambito tecnologico.
Il problema della trasmissione
dell'energia elettrica.
I vantaggi dell'energia elettrica e delle
sue modalità di distribuzione. Alcuni dispositivi per la produzione e
l'utilizzo dell'energia elettrica e il loro
contributo allo sviluppo tecnologico,
sociale, industriale, culturale, ecc.
delle società. Ricadute della teoria quantistica sulla tecnologia e sulla nostra vita (per esempio: laser, LED, transistor, superconduttività, comunicazioni in fibra ottica, ecc.).
Ricadute della teoria elettromagnetica e dell'interpretazione ondulatoria della luce in vari ambiti. La spettroscopia e le sue applicazioni in vari ambiti.
La caduta del determinismo e la
generalizzazione dell'idea di relatività e
le loro ricadute sul paradigma
culturale della società.
5 Sapere che un ruolo fondamentale gioca nel campo del futuro scientifico la fisica delle particelle
Descrivere a grandi linee le particelle elementari e le loro proprietà.
I costituenti ultimi della
materia. Le interazioni
fondamentali e i quanti
mediatori. I quark. Il modello Standard
(*) ogni docente valuterà quale argomento sia più adatto ad essere affrontato sperimentalmente.
B . OBIETTIVI DISCIPLINARI MINIMI
( SOGLIA DI SUFFICIENZA )
N.
COMPETENZE
ABILITÀ
CONOSCENZE
Sa analizzare l’evoluzione di
un sistema in modo corretto ma
non approfondito Se guidato sa produrre modelli coerenti
Applica le proprie conoscenze in
ambiti semplici anche se con
imprecisioni Si esprime usando un formalismo semplice ma corretto
Fenomeni di induzione Legge di Faraday-Neumann Legge di Lenz, campi elettrici indotti. Corrente alternata: valori efficaci. Il campo magnetico indotto.Il termine mancante: corrente di spostamento. Equazioni di Maxwell. Concetto di onde elettromagnetiche. Crisi del concetto di etere ed esperimento di Michelson – Morley. Trasformazioni di Lorentz. Critica del concetto di simultaneità e nuova concezione del tempo. Dilatazione dei tempi e contrazione delle lunghezze. Legame massa-energia. Effetto fotoelettrico. Effetto Compton. Esperienza di Rutherford Modelli atomici di Rutherford, Bohr Quantizzazione ed energia di legame in un atomo Livelli energetici dell’atomo d’idrogeno.
3 . Percorso didattico
N.
MODULO
UD UDA
CONTENUTI
ALTRE
DISCIPLINE
COINVOLTE
PERIODO
N°
ORE
1 . Induzione elettromagnetica Correnti indotte. Legge di
Faraday-Neumann-Lenz.
Fenomeni di induzione fra
circuiti e possibili applicazioni. Alternatori.
Cenni sui circuiti in corrente
alternata.
Trimestre 14
2 . Equazioni di
Maxwell
Campo elettrico indotto.
Corrente di spostamento e
teorema di Ampère-
Maxwell. Equazioni di
Maxwell.
Onde elettromagnetiche.
Trimestre 10
3 . Crisi della fisica classica e
introduzione alla fisica
moderna
Problemi concettuali e
sperimentali della teoria
classica fra la fine dell'800 e
l'inizio del 900. Catastrofe
ultravioletta, stabilità dello
atomo, effetto fotoelettrico,
spettri atomici, non
invarianza delle equazioni di Maxwell. Crisi del concetto
di etere ed esperimento di
Michelson- Morley.
Trimestre 8
4 . Teoria della relatività ristretta Critica del concetto di
simultaneità e nuova
concezione del tempo.
Postulati di relatività e di
invarianza della velocità della
luce.
Trasformazioni di Lorentz.
Contrazione delle lunghezze
e dilatazione dei tempi.
Composizione delle velocità.
Cenni di dinamica
relativistica
Pentamestre 18
5 . Teoria della relatività generale Relazione massa – energia.
Le verifiche sperimentali
della relatività generale.
Pentamestre 10
6 . Fisica nucleare Struttura del nucleo atomico.
Il decadimento radioattivo.
Interpretazione energetica di
fissione, fusione e radioattività.
Pentamestre 8
7 . Teoria della relatività ristretta L'ipotesi dei quanti come
interpretazione dello spettro
del corpo nero, dell'effetto
fotoelettrico, e degli spettri
atomici.Il modello atomico di
Bohr.
Dualismo onda corpuscolo.
Principio di
indeterminazione.
Cenni all'organizzazione
sistematica della teoria
quantistica.
Il concetto di orbitale. I numeri
quantici atomici, lo spin, il
principio di esclusione di Pauli.
Pentamestre 20
8 . Particelle elementari e loro
interazioni
I costituenti ultimi della
materia. Le interazioni
fondamentali e i quanti
mediatori.
I quark. Il modello Standard.
Pentamestre 11
4 . Strategie didattiche
a . Metodologie didattiche
Lezione frontale X
Lezione dialogata X
Attività laboratoriali X
Ricerca individuale
Lavoro di gruppo
Esercizi X
Soluzione di problemi X
Discussione di casi
Esercitazioni pratiche X
Realizzazione di progetti
b . Strumenti didattici
Libro/i di testo X
Altri testi X
Dispense X
Laboratorio: FISICA/Informatica
X
Biblioteca
Palestra
LIM X
Strumenti informatici X
Audioregistratore
Videoproiettore X
DVD X
CD audio X
5 . Criteri e strumenti di valutazione
a . T i p o l o g i a e n u m e r o d e l l e p r o v e d i v e r i f i c a
Tipologia X Scritto/
orale
N° minimo
trimestre
N° minimo
pentamestre
N° minimo
totale annuale
Compiti scritti: prove scritte orientate
alla soluzione di problemi
S
1
1
2
Questionari: prove scritte composte
prevalentemente di domande a risposta
aperta o chiusa e applicazione di procedure
schematiche
S
Relazioni di laboratorio: consistente
in una compiuto resoconto su un'attività
laboratoriale o in un lavoro di analisi dati.
S
Verifica pratica di laboratorio: questa
verifica si basa sull'osservazione diretta di
una attività sperimentale di laboratorio (es.
esecuzione di misure, montaggio di
apparecchiature) del singolo studente.
O
Colloquio: interrogazioni orali individuali O
1
Il numero di ogni tipologia di verifica va inteso come numero minimo.
b . Griglie di valutazione delle prove di verifica
GRIGLIA PER LA CORREZIONE DEL COMPITO SCRITTO DI FISICA
Voto in decimi
Livello Conoscenze Competenze Capacità
di formule, delle definizioni, delle dimostrazioni, di procedure standard risolutive, delle teorie e delle leggi fisiche
nella rappresentazione grafica, nell'uso corretto del simbolismo, nella presentazione formale corretta, nell'uso delle leggi fisiche.
di comprensione ed analisi del testo, logiche, di coerenza argomentativa, di scelta delle strategie risolutive, di analisi ed interpretazione dei risultati, di modellizazione matematica dei fenomeni e dei problemi.
1 Totalmente negativo
Assenza di qualunque conoscenza rilevabile.
Assenza di qualunque competenza rilevabile.
Assenza di qualunque capacità rilevabile.
2
Fortemente
negativo
Conoscenze sul piano quantitativo
sostanzialmente trascurabili e fortemente inficiate da errori.
Competenze quantitativamente
trascurabili e usate in modo totalmente inefficace.
Capacità del tutto inadeguate allo
svolgimento della prova.
3
Assolutame nte
insufficiente
Conoscenze quantitativamente
ridottissime e spesso errate. Impossibilità di sviluppare le soluzioni
per mancato possesso delle competenze minime; errori gravissimi.
Scarsamente adeguate anche agli
aspetti più elementari della prova.
4
Gravemente insufficiente
Possesso di una parte ridotta delle conoscenze minime con errori e confusioni
Impossibilità di sviluppare la maggior parte delle soluzioni per scarso
possesso delle competenze minime; errori gravi.
Parzialmente compatibili solo con gli
aspetti più semplici della prova.
5
Insufficiente
Le conoscenze minime sono possedute solo parzialmente e con inesattezza.
Impossibilità di sviluppare parte
rilevante delle soluzioni per
inadeguato possesso delle necessarie competenze minime; presenza
significativa di errori.
Compatibili solo con gli aspetti più semplici della prova.
6
Sufficiente
Possesso qualitativamente
accettabile delle conoscenze minime Uso adeguato delle competenze minime necessarie alla soluzione di una parte significativa della prova.
Adeguate agli aspetti concettuali non
complessi.
7
Discreto
Possesso sicuro delle conoscenze
essenziali. Padronanza adeguata delle competenze essenziali necessarie alla soluzione di una parte rilevante della prova.
Adeguate agli aspetti concettuali di
media complessità.
8
Buono
Possesso sostanziale delle conoscenze previste con qualche eccezione.
Uso sicuro delle competenze previste
con qualche eccezione. Adeguate alla trattazione di gran parte della prova, anche in relazione ad aspetti di rilevante complessità.
9
Ottimo Possesso sicuro delle conoscenze
previste con poche eccezioni. Uso sicuro delle competenze previste
con rare eccezioni. Adeguate ad una trattazione esauriente
della prova.
10
Eccellente
Nessun elemento relativo alle
conoscenze pregiudica lo svolgimento completo e corretto
della prova.
Nessun impedimento allo svolgimento completo e corretto della prova
imputabile alle competenze.
Adeguate ad una trattazione ottimale di tutta la prova.
VALUTAZIONI ANALITICHE:
VOTO =
V = (Vcon+Vcom+Vcap) /3
GRIGLIA PER LA VALUTAZIONE DELLE ALTRE PROVE
INDICATORI VOTO
• Conoscenze assenti, lessico totalmente inadeguato.
• Non si orienta in alcun modo nella costruzione di una risposta.
• Non decodifica neanche approssimativamente l'oggetto della discussione.
1
• Conoscenze praticamente assenti, lessico inadeguato alla formulazione della risposta.
• I tentativi di produzione della risposta sono completamente inefficaci.
• Non decodifica in modo utile l'oggetto della discussione.
2
• Conoscenze scarse, lessico scorretto.
• Non individua i concetti chiave.
• Non coglie l’oggetto della discussione.
3
• Conoscenze frammentarie, lessico stentato.
• Non effettua collegamenti tra i vari aspetti trattati.
• Non coglie l’oggetto della discussione.
4
• Conoscenze scarne degli aspetti principali affrontati, lessico limitato.
• Utilizza le conoscenze acquisite in ambiti specifici solo se guidato.
• Coglie con molte difficoltà l’oggetto della discussione.
5
• Conoscenze di base, lessico semplice.
• Utilizza le conoscenze specifiche in ambiti specifici.
• Segue la discussione trattando gli argomenti in modo sommario .
6
• Conoscenze precise, lessico corretto. • Utilizza le conoscenze acquisite in ambiti specifici, spiegandone
l’applicazione.
• Pur non avendo eccessiva autonomia nell'argomentare coglie positivamente i suggerimenti.
7
• Conoscenze puntuali, lessico chiaro.
• Utilizza le conoscenze acquisite in ambiti specifici, spiega e motiva. l’applicazione realizzata.
• Discute e approfondisce se indirizzato.
8
• Conoscenze sicure, lessico ricco. • Utilizza con sicurezza le conoscenze acquisite, spiega le regole
di applicazione.
• Discute e approfondisce le tematiche del in oggetto.
9
• Conoscenze approfondite, ampliate e sistematizzate,
lessico appropriato e ricercato.
• Utilizza con sicurezza le conoscenze acquisite, spiega le regole
di applicazione e le adatta a contesti generali.
10
c . C r i t e r i d e l l a v a l u t a z i o n e f i n a l e
Criterio
X
Livello individuale di acquisizione di conoscenze X
Livello individuale di acquisizione di abilità X
Livello individuale di acquisizione di competenze X
Progressi compiuti rispetto al livello di partenza X
Impegno X
Interesse X
Partecipazione X
6 . Recupero e valorizzazione delle eccellenze
a . M o d a l i t à d e l r e c u p e r o c u r r i c o l a r e
( da effettuarsi all' interno dei percorsi modulari )
Ripresa delle conoscenze essenziali X
Riproposizione delle conoscenze in forma semplificata X
Percorsi graduati per il recupero di abilità X
Esercitazioni per migliorare il metodo di studio X
Esercitazioni aggiuntive in classe X
Esercitazioni aggiuntive a casa X
b . Modalità del recupero extra - curricolare
Ripresa delle conoscenze essenziali X(*)
Riproposizione delle conoscenze in forma semplificata X(*)
Percorsi graduati per il recupero di abilità X(*)
Esercitazioni per migliorare il metodo di studio X(*)
Sportello didattico individuale o per piccoli gruppi (se deliberato dagli organi competenti)
Corso di recupero per piccoli gruppi omogenei (se deliberato dagli organi competenti)
Attività didattiche su piattaforma e-learning
(*) all'interno dei corsi di recupero per piccoli gruppi
(**) se ne prevede la possibilità a titolo sperimentale
c. M o d a l i t à d i v a l o r i z z a z i o n e d e l l e e c c e l l e n z e
Corsi di preparazione e partecipazione a gare, olimpiadi e concorsi
X
Corsi di approfondimento X
Esercitazioni aggiuntive in classe X
Esercitazioni aggiuntive a casa X
Attività in classe per gruppi di livello X
Attività didattiche su piattaforma e-learning
7 . Progetti, osservazioni e proposte
Partecipazione alle Olimpiadi di Fisica