A teaching/learning path on the concept of mass and mass-energy relationship for upper secondary school

A content-oriented research on the fundamental physics concept of mass and mass-energy relationship was carried out, according to the tenets of Design-based Research and adopting the Model of Educational Reconstruction. The classical and special-relativistic meanings of mass were reconstructed through a vertical approach, by exploiting a «historical line». This brought to design two teaching/learning paths, which were iteratively tested and revised by 14 formative intervention experiments in upper secondary school. Inquiry-based Learning, visualization, WTL strategy, RTEI (POE, PEC), «collective reasoning» by interactive/dialogic and interactive/authoritative discourse were used, together with innovative educational materials. Students’ learning process was locally and globally studied by analysing conceptual change, learning pathways and reasoning profiles.

È stata condotta una ricerca specifica sul concetto fisico fondamentale di massa e sulla relazione massa-energia, secondo i principi della Design-based Research e adottando il Model of Educational Reconstruction. I significati di massa in fisica classica e relatività ristretta sono stati ricostruiti attraverso un approccio verticale, utilizzando una «linea storica». Ciò ha portato a progettare due percorsi di insegnamento/apprendimento, che sono stati testati e modificati iterativamente attraverso 14 sperimentazioni didattiche nella scuola secondaria superiore. Sono stati utilizzati Inquiry-based Learning, visualizzazione, strategia WTL, RTEI (POE, PEC), ragionamento collettivo tramite conversazioni interattivo/autoritarie e interattivo/dialogiche, assieme a materiali didattici innovativi (in particolare esperimenti mentali). Il processo di apprendimento degli studenti è stato studiato globalmente e localmente analizzando il cambio concettuale, i percorsi di apprendimento e i profili di ragionamento.