La legge dei gas perfetti e il primo principio della termodinamica in una classe III di liceo scientifico: uno studio sulle difficoltà degli studenti

Oggetto della tesi è un’indagine sulla comprensione di studenti di scuola secondaria di II grado della legge dei gas perfetti e del primo principio della termodinamica. Particolare attenzione è posta all’analisi dell’efficacia dei lavori di gruppo come metodo per un apprendimento attivo. Lo studio è stato condotto in una classe terza del Liceo Scientifico E. Fermi a Bologna. Dopo un periodo di osservazione delle lezioni, l’intervento didattico è consistito nella progettazione di un questionario per indagare la comprensione di alcuni concetti di termodinamica a seguito della visione del filmato del PSSC “Energia meccanica e termica” e nella realizzazione di un’attività in cui gli studenti sono stati invitati a confrontarsi e riflettere tra loro utilizzando i tutorial elaborati dal gruppo di ricerca dell’Università di Washington. Per valutare l’efficacia e l’impatto dell’attività è stato somministrato un test prima e dopo l’intervento didattico. L’analisi delle risposte del pre-test e del post-test ha evidenziato un miglioramento complessivo della comprensione degli studenti. Nel post-test la maggioranza degli studenti supera visioni intuitive di pressione e temperatura e riesce a mettere in relazione il concetto di pressione come variabile di stato termodinamica con il concetto di pressione introdotto in meccanica. Invece molti studenti non sono riusciti a superare la forte correlazione intuitiva tra temperatura e calore che li porta, per esempio, a pensare che nei processi isotermi non siano presenti trasferimenti di calore e li spinge a non considerare gli effetti del lavoro sulla temperatura di un corpo. Rimane anche la difficoltà nel determinare il segno del lavoro, fortemente legata alle difficoltà sulle forze in meccanica, e permangono difficoltà a considerare calore e lavoro come funzioni di processo.