Collaborare e partecipare, progettare, risolvere problemi, individuare collegamenti e relazioni, comunicare, imparare ad imparare.
_____________________________________________ L’alunno esplora e sperimenta, in laboratorio..., ricerca so-luzioni ai problemi, …sviluppa semplici schematizzazioni e modellizzazioni di fatti e fenomeni…, riconosce nel proprio SVKERMWQSWXVYXXYVIIJYR^MSREQIRXM©,EGYVMSWMXkIMRXI resse verso i principali problemi legati all’uso della scienza RIPGEQTSHIPPSWZMPYTTSWGMIRXM½GSIXIGRSPSKMGS _____________________________________________ Fisica e chimica 9XMPM^^EVIMGSRGIXXM½WMGMJSRHEQIRXEPMMRZEVMIWMXYE^MSRM di esperienza; VEGGSKPMIVIHEXMWYZEVMEFMPMVMPIZERXMHMHMJJIVIRXMJIRSQIRM trovarne relazioni…, esprimerle con rappresentazioni …; TEHVSRIKKMEVIGSRGIXXMHMXVEWJSVQE^MSRIGLMQMGE SWWIV vare e descrivere Realizzare esperienze quali ad esempio: soluzioni in acqua.
Unità 1
Competenze di cittadinanza ___________________ I traguardi per lo sviluppo delle competenze ___________________ Gli obiettivi formativiDalle Indicazioni Nazionali (2012):
Prerequisiti: materia, stati di
aggrega-zione, cambiamenti di stato.
Materiale: acqua, sale da cucina
grosso e fi ne (NaCl), farina, polvere di marmo, olio, zucchero, caffè, pro-vette, barattoli vetro, cucchiaini, ci-lindri graduati, bilancia.
Il percorso didattico
L’argomento “miscugli e soluzioni” è presente nei curricoli verticali1 ed è compreso come prerequisito o svi-luppo di altri come l’alimentazione, l’acqua, le sue proprietà ed il suo trattamento, l’elettricità, l’osmosi e la diffusione, le piante, il galleggia-mento, la cristallizzazione, i metodi di separazione, acidi e basi, concetto di variabile e di proporzionalità, … 1 http://www.soc.chim.it/sites/default/ fi les/cns/pdf/2009-4.pdf SEME )LOVERSOALTO SEME )LOVERSOILBASSO SEME )LOVERSOSINISTRA SEME )LOVERSODESTRA !" #$ !" #$ !" #$ !" #$ 9.1.2010 2 1 2 1 2,2 1,5 2,4 1,4 13.1.2010 2,5 1,4 2,5 1,5 2,5 1,8 3,2 1,8 19.1.2010 2,5 1,5 2,9 1,9 2,8 1,9 3 1,9 30.1.2010 3 1,7 3,1 1,8 3,2 2,3 3 2,1 4.2.2010 3,4 2,3 3,4 2 2,5 2,5 3,2 2,6
s
cuola in attoSCIENZE
Sul concetto di trasformazione e la sua didattica2 si riscontrano due approcci: quello che distingue tra trasformazione di tipo fi sico (non modifi cano la composizione, non modifi cano le molecole che costitu-iscono il sistema, sono reversibili) e trasformazione di tipo chimico (le molecole che costituiscono il sistema cambiano, in genere sono irreversi-bili) e quella che invece che parte da un punto di vista più generale, diciamo di compromesso (se si evi-denzia una qualsiasi variazione dopo due osservazioni successive allora è avvenuta una trasformazione). L’attività proposta non intende essere un “classico” percorso sulle soluzioni (sono del resto numerosi e già ben strutturati e completi i percorsi di-sponibili su libri e in rete3), ma un percorso “ragionato” e mirato alle ri-fl essioni, ai pensieri, ai misconcetti degli alunni emersi dalla lettura del quaderno e nel corso delle discussioni durante l’attività sperimentale svolta. Nelle attività proposte ai ragazzi si è evitato di far ricorso a teorie particel-lari e l’aggancio (engange), secondo la didattica basata sull’inquiry, sono domande chiave seguite dalle fasi di sperimentazione (exploration), spiega-zione della comprensione dei fatti
(ex-planation), estensione ad altri contesti
(elaboration), valutazione delle cono-scenze e dei progressi (evaluation)4.
S: Se non proviamo non possiamo
ca-pire se una sostanza è solubile o no.
C: Prenderò i contenitori dove metterò
un pochino di H2O e un altro pochino di NaCl. Butterò il sale nell’acqua e dopo aver osservato, mi pongo delle domande che scrivo sul quaderno. 1) se ci metto più H2O che succede? 2) se ci butto più NaCl cosa succede?
Interessante notare come l’espe-rienza quotidiana abbia bisogno di essere osservata:
G: Nel nostro gruppo abbiamo
osser-vato che l’olio non si mescola all’ac-qua anche se lo sapevo già sono rima-sto stupito del risultato perché nella provetta si vede meglio. Il sale non si scioglie del tutto (fi g. 2).
fatto che il nostro gruppo non ha ag-giunto sempre la stessa quantità di materiale. Sarebbe opportuno farlo per vedere se la quantità incide sulla riuscita della soluzione e trovare una unità di misura per il materiale da mischiare all’acqua ad esempio un cucchiaino pieno.
La quantità del materiale infl uisce sulla soluzione (fi g. 3).
$OMANDA#OSASISCIOGLIEINACQUA Gli alunni divisi in gruppi (max 4) tro-vano a disposizione diverse sostanze, barattoli, cucchiaini, imbuti, carta da fi ltro. Gli alunni aggiungono le sostanze in acqua, osservano e descrivono cosa succede. Vediamo i loro quaderni nella
fotografi a n. 1. sale Provetta 3: il sale in H
2O tempo ambiente per adesso si è deposi-tato sul fondo
I ragazzi giustifi cano il comporta-mento osservato, compare il concetto di “pesante”.
G: La polvere di marmo e la sabbia
si depositano in fondo perché sono più pesanti, l’olio resta in superfi cie senza mescolarsi perché l’acqua è più pesante.
La sottolineatura “per adesso” fa in-tendere un comportamento osservato diverso dall’esperienza comune o co-nosciuta. Dice G.:
2 P. Riani, La chimica nella scuola, 2002, 24 (2), 48-52. 3 http://www.cidifi.it/fenomeni_chi-mico_fi sici_secondaria.htm https://sites.google.com/site/curricolo-verticalediscienze/il-curricolo-di-scienze/ scuola-secondaria-1 https://sites.google.com/site/ulignanofa-scuola/home http://didascienze.formazione.unimib.it/ Didattica/GIORDANO.html 4 http://www.linceieistruzione.it/beta/ http://www.muse.it/it/Esplora/Progetti-Speciali/Pagine/inquire.aspx
Si formulano le prime conclusioni. G: In una soluzione il sale non sarà
riconoscibile nell’acqua.
Gli alunni scrivono le loro conside-razioni dopo l’attività. Emergono dei dubbi!!!!
G: Considerazioni rispetto alla
pro-cedura di lavoro. Stavo pensando al
Ipotesi: In base alla quantità del
ma-teriale questo si può sciogliere in H2O:
il materiale deve essere sempre in quantità minore rispetto al solvente
(2O).
Resoconto lavoro svolto in laboratorio in una breve rifl essione personale. Il lavoro in laboratorio mi ha fatto venire molti dubbi su aspetti su cui prima ero certa. Nella teoria ho
stu-diato che il sale si scioglie in H2O e
come ciò avviene ma l’aver trovato sedimenti di NaCl dopo un giorno sul fondo della provetta mi ha messo in testa molti dubbi. Se il sale si
scio-s
cuola in attoglie perché allora quei sedimenti? Ma allora il sale si scioglie veramente in
H2O? Prima ero certa della teoria ma
IL LABORATORIO LA PRATICA HA hSCOM bussolato” i mie pensieri. Forse di-pende dalla quantità di sale che noi mettiamo in H2O. Qualcuno in classe diceva il sale non si è sciolto del tutto
per il fatto che l’H2O era a
tempera-tura ambiente e non calda: Non credo che ciò infl uisca ma ho comunque dei dubbi.
E vengono proposte ipotesi di lavoro per verifi care se la temperatura o la quantità di sale infl uiscono sulla so-luzione.
C: Come misuro la temperatura?
Quanto pesa un cucchiaino di caffè? Dopo il sesto cucchiaino il volume è aumentato, dopo 11 cucchiaini il corpo di fondo non si presenta. Al 14° cucchiaino abbiamo corpo di fondo!
Sebbene la quantità di acqua sia la stessa per tutti i gruppi, si osserva che i cucchiaini aggiunti variano da gruppo a gruppo. Perché? Discutendo i ragazzi convengono che è neces-saria una unità di misura condivisa e comune. Si ricorda il concetto di unità di misura, grandezza e stru-mento. Ma cosa rappresentano il numero di cucchiaini rispetto alla quantità di acqua (fi g. 4)?
5 http://ldt.centrorodari.it/upload/doc/ NonSoloFarDiConto_s.pdf
Ad una alunna viene in mente che si potrebbe usare la conducibilità. Un altro alunno propone di pesare il becher e di pesare un becher simile a cui si aggiunge lo stesso volume di acqua se il peso è diverso allora è presente il sale Altra idea è utilizzare il principio di Archimede.
Percorso valutativo
Dall’esame dei quaderni, dalle consi-derazioni dei ragazzi durante lo svol-gimento delle attività, dalle domande e dai dubbi che sono emersi risulta chiaro come l’attività di laboratorio sia stata effi cace per costruire nei ra-gazzi un’abitudine a farsi domande, all’osservare un fenomeno in modo critico e non passivo, non solo de-scrivendo ma anche ricercando. Risulta inoltre evidente come un fe-nomeno che i ragazzi osservano quo-tidianamente non sia così scontato e chiaro! La valutazione riguarderà non solo il livello di conoscenze rag-giunte monitorate mediante scheda a risposte aperte o chiuse, ma anche l’uso del quaderno, l’attività di labo-ratorio, l’attività in gruppo.
$OMANDA)LSALESISCIOGLIEINACQUA 3EMPRE #OME INmUISCE LA TEMPERA TURA
Per dare risposta i diversi gruppi discutono tra loro e poi presentano le idee agli altri, tenendo conto di quanto osservato nella prima fase di lavoro. Si evidenziano alcuni para-metri (quantità di sale, quantità di acqua, temperatura H2O, tipo di sale
grosso o fi no), si decide di variare un parametro alla volta es. aggiungendo con gradualità il sale ad una quantità di acqua fi no a raggiungere la con-dizione in cui il sale non si scioglie più mantenendo costante la tempera-tura. Viene successivamente defi nita la quantità di acqua e le modalità di aggiunta del sale (cucchiaini da caffè? Pesata?). Il linguaggio diventa più specifi co: gli alunni acquisiscono defi nizioni quali soluto, solvente, so-luzione satura, corpo di fondo, con-centrazione5.
G: È anche vero che infl uenzano lo
scioglimento in acqua, il fatto di me-scolare accelera il lavoro della divi-sione dei legami da parte degli atomi. La temperatura sortisce lo stesso ef-fetto.
$OMANDA ,A SOSTANZA SCOMPARE O SCOMPARESOLOALLAVISTA
$OMANDA#OMEFACCIOASAPERECHE LACQUA NEL BICCHIERE Ò SALATA SE NON POSSOASSAGGIAREODEVAPORARE
SCIENZE
Samuele: La sostanza scompare
solo alla vista perché se facciamo
evaporare l’H2O da una soluzione
H2O+NaCl rimane il sale.
s
cuola in attoClasse terza
3GGLMSPIRXMEGUYEQEGGLMREJSXSKVE½GE
SCIENZE
Il percorso didattico
Materiale: carta, pennarello, lente
convergente e divergente, vetrino da microscopia, barattolo di vetro, macchina fotografi ca usaegetta. Il percorso che si propone nasce dalla valorizzazione di un inte-resse di alcune alunne per la
foto-grafia1 trasformato in conoscenza e competenza dell’intera classe (I premio pari merito del Concorso Bonacini a.s. 2011-20122). Aggan-cio è stato mostrare alla classe al-cune foto e chiedere “cosa vedete? Come spiegate quello che vedete?” (fig. 1).
Dalla lettura delle idee dei ragazzi, che lavorano in gruppi da quattro, riportate sul loro quaderno emergono gli spunti per le ulteriori domande che permette-ranno lo sviluppo del percorso3. Di seguito si suggeriscono alcune semplici attività sperimentali.
s0ERCHÏVEDO 4
Facciamo buio in classe e prendendo in mano un oggetto chiediamo ai ra-gazzi quale oggetto vedano. Stessa situazione facendo chiudere gli occhi e facendo di nuovo luce in classe e infi ne mostriamo agli alunni l’og-getto con occhi aperti e luce. I ra-gazzi dovrebbero concludere che per vedere abbiamo bisogno di 3 compo-nenti: occhi-luce-oggetto.
s0ERCHÏABBIAMODUEOCCHI
Dal quaderno: Il primo esperimento
è svolto a coppie: un componente ap-poggia il mento su un foglio, tiene chiuso un occhio e guarda avanti. L’altro disegna un semicerchio, fer-mandosi quando il compagno non vede più i pennarello Questo esperi-mento l’abbiamo ripetuto anche con l’altro occhio. L’angolo compreso tra i due punti in cui non vediamo più il pennarello è il campo visivo.
Collaborare e partecipare, progettare, risolvere problemi, individuare collegamenti e relazioni, comunicare, imparare ad imparare.
_____________________________________________ L’alunno esplora e sperimenta, in laboratorio..., ricerca so-luzioni ai problemi, … sviluppa semplici schematizzazioni e modellizzazioni di fatti e fenomeni …, riconosce nel pro-TVMSSVKERMWQSWXVYXXYVIIJYR^MSREQIRXM©,EGYVMSWMXk e interesse verso i principali problemi legati all’uso della WGMIR^ERIPGEQTSHIPPSWZMPYTTSWGMIRXM½GSIXIGRSPSKMGS _____________________________________________
Fisica e chimica
9XMPM^^EVI M GSRGIXXM ½WMGM JSRHEQIRXEPM MR ZEVMI WMXYE^MSRM di esperienza;
Raccogliere dati su variabili rilevanti di differenti fenomeni.
Biologia
Riconoscere le somiglianze e le differenze del funziona-mento delle diverse specie di viventi.
Unità 1
Competenze di cittadinanza ___________________ I traguardi per lo sviluppo delle competenze ___________________ Gli obiettivi formativiDalle Indicazioni Nazionali (2012):
1 http://www.scienza-under-18.org/ SCATTI%20DI%20SCIENZA/index.html F. Cigada, B. Finato, Fototecnica &
bellezza, “Scuola e didattica”, (LIX) 8,
aprile 2014, p. 81. 2 http://www.aif.it/
3 F. Randazzo, A. Arzuffi , P. Stroppa,
Green, vol. 3, Editrice La Scuola, Brescia
2014, vol. 3 p. 82.
4 http://didascienze.formazione.unimib. it/set/Percezione/U1_somm.htm
s
cuola in atto SCIENZENel secondo esperimento mettono un dito davanti gli occhi e poi al-ternativamente chiudono un occhio. Notano che il dito si sposta! Le im-magini percepite dai due occhi sono diverse, ma il cervello che le riceve contemporaneamente le riorganizza dando luogo ad una immagine 3D. La nostra è una visone stereoscopica!
s#OMEÒFATTOLOCCHIO
Guardando l’occhio del compagno riconosceranno gli elementi esterni che costituiscono l‘occhio. Utiliz-zando la rete Internet si può mostrare la dissezione di un occhio bovino5 e vedere la funzione del cristallino6.
s#OSAÒEACOSASERVEILCRISTALLINO ¶UNALENTECONVERGENTE
Il cristallino si comporta dunque da lente convergente di forma variabile. Poiché l’immagine deve sempre for-marsi sulla retina e quindi la distanza dell’immagine rimane fi ssa, è il cri-stallino a cambiare forma permet-tendo la messa a fuoco dell’oggetto (fi g. 2).
s'OCCEDACQUACOMELENTICONVER GENTI
Un esempio di lenti convergenti in natura sono le gocce d’acqua che, come comuni lenti, capovolgono e rimpiccioliscono gli oggetti. Pos-siamo osservare gocce d’acqua e ve-derne rifratti, rimpiccioliti e capovolti oggetti, i paesaggi…
Dal quaderno “Abbiamo
confron-tato il comportamento di una lente convergente con una goccia di acqua appoggiata su un vetrino. Abbiamo disegnato un fi orellino su un pezzo di
carta, poi appoggiato il vetrino con la GOCCIASUDUESUPPORTIDUEPORTAPRO
vette) ed ecco il risultato!”7.
Le gocce d’acqua si comportano come le comuni lenti convergenti e quindi da lenti di ingrandimento! Anche un barattolo contenente acqua colpito da un fascio di luce si comporta da lente convergente! (fi gg. 3, 4).
s/CCHIOVSMACCHINAFOTOGRAlCA
L’occhio umano è molto simile ad una macchina fotografi ca. Usando la camera oscura l’immagine appare ca-povolta, manca quindi qualcosa che la capovolga nuovamente facendola apparire reale e diritta!
Smontando una macchina usaegetta è possibile vedere le sue parti e con-frontarle con il nostro occhio8. Il percorso apre ad ulteriori sviluppi sulla luce, l’ottica, il colore, le
neu-roscienze con collegamenti interdi-sciplinari con altre discipline come Arte, Tecnologia, Italiano.
Percorso valutativo
La valutazione riguarderà non solo il livello di conoscenze raggiunte mo-nitorate mediante scheda a risposte aperte o chiuse ,ma anche l’uso del quaderno, l’attività di laboratorio, l’attività in gruppo. 5 http://www.naturalmentescienza.it/ ipertesti/visione/index.htm http://www.exploratorium.edu/lear-ning_studio/cow_eye/ 6 http://server1.fi sica.unige.it/~tuccio/ SSIS/visione.html 7 http://www.eniscuola.net/it/media-teca/acqua/esperimenti/la-lente-dacqua/ 8 http://www.anisn.it/matita_ipertesti/ visione/macchina.htm "ARBARA&INATO
Docente di Matematica e Scienze, scuola secondaria di I grado, Sacchetti San Miniato (Pi).
s
cuola in atto8IGRSPSKME
Francesco Cigada
Ogni cucina può essere considerata come un attrezzato laboratorio tec-nologico, che contiene numerosi strumenti e macchinari, che dispone di innumerevoli sostanze da fare re-agire tra loro, che documenta proce-dure e conoscenze estese e diffuse, usato per progetti ed esperienze fre-quenti, in genere quotidiani.
Le casseruole si possono utilizzare come dei becker, i bicchieri sono si-mili a provette, colini e imbuti pren-dono il posto dei fi ltri, i mestoli di-ventano agitatori, i coltelli svolgono la funzione di bisturi, le pentole a pressione sono autoclavi; e ancora vi sono bilance, termometri, crono-metri, dosatori e altri strumenti di laboratorio. Le sostanze su cui fare sperimentazioni sono zuccheri, amidi, grassi e proteine da fare re-agire tra loro in molteplici forme. Si può regolare l’acidità di un compo-sto; si può aumentare o ridurre la sua concentrazione in base alla densità da raggiungere; si può raffreddare o riscaldare una miscela in base alla re-azione chimica da ottenere. Ogni cu-cina è un concentrato di tecnologia.
In una cucina si trovano tutte le mac-chine semplici, combinate tra loro in
svariate forme: leve di ogni genere in apribottiglie e pelapatate, schiaccia-noci e accendigas; ingranaggi effi caci in frullini a mano e in apriscatole; molteplici meccanismi consentono di togliere il turacciolo a una bottiglia di vino. Gli elettrodomestici danno la possibilità di frullare, di mescolare o di spremere; altri macchinari permettono gestire le temperature con differenti forme di cottura; frigoriferi e surgela-tori consentono di regolare il freddo. L’inventario degli argomenti tecnolo-gici presenti in una cucina è lungo e articolato: dai materiali utilizzati ai macchinari che trasformano, dall’e-nergia che fl uisce ai processi produt-tivi in azione… oltre ai nodi delle educazioni alimentare, sanitaria, am-bientale, affettiva. Gli oggetti presenti in una cucina sono realizzati con ma-teriali di ogni tipo, ciascuno adatto alla specifi ca funzione. Pentole e at-trezzi fatti di acciai speciali con leghe di cromo o nichel; i vetri pirex per resistere bene al calore; le proprietà delle ceramiche sono valorizzate in tegami e piatti; materie plastiche per conservare e contenere; il legno quale eccellente base per tagliare e mesco-lare; differenti tipi di carte per assor-bire e confezionare; il cartone per contenere e modellare; i tessuti per pulire e asciugare. Il cucinare coin-volge naturalmente molti concetti di fi sica, di chimica e di biologia; oltre a scienze sociali e discipline espressive.
,ACUCINAÒUNAMBIENTEOTTIMALEPER progettare e per praticare il metodo
sperimentale. Si può progettare il piatto
più economico fatto con solo patate e formaggio; si possono fare ipotesi su come cucinare un uovo sodo dal tuorlo perfettamente centrato; si può seguire con precisione un protocollo per creare una gelatina; si può gestire una varia-bile alla volta per realizzare la maio-nese più soffi ce. In cucina si possono esplorare i comportamenti imprevedi-bili di sostanze viscose come olio e miele, di solidi granulari come farine e zuccheri, di fl uidi non newtoniani come maizena o fecola di patate. Ogni piatto può diventare un progetto da realizzare e un risultato da verifi care. Un buon progetto richiede una analisi di vincoli e risorse, una procedura da seguire effi cace ed effi ciente, l’attenta gestione dei materiali, la minimizza-zione degli sprechi, la realizzaminimizza-zione di un prodotto di qualità.
Le tre esperienze proposte per le tre classi sono sfi de che richiedono la ri-cerca del migliore risultato. L’obiettivo proposto è un risultato da ottimizzare, attraverso con una ricerca personale che opera per tentativi e apprende dai propri errori. Una situazione tanto umana e tanto tecnologica.
s
cuola in attoScopo di questa attività sperimentale
è comprendere come variano i dati in base al contesto in cui si opera. Le competenze attivate negli alunni ri-guardano la precisione e l’approssima-zione di una misural’approssima-zione, il dosaggio delle quantità usando strumenti adatti, la gestione delle variabili, da modifi -care gradualmente una alla volta. La domanda iniziale è: un uovo messo nell’acqua galleggia? A partire da questa domanda si esplorano di-versi modi in cui un uovo interagisce con un liquido.
L’attività didattica esplora il
compor-tamento delle uova, più o meno fre-sche, nell’acqua e nell’aceto. I mate-riali occorrenti sono: quattro bicchieri identici di vetro; tre uova fresche e un uovo vecchio; del sale da sciogliere in acqua, per aumentarne la densità e per disidratare l’uovo; un cucchiaio, per travasare il sale; dell’aceto, per sciogliere il guscio dell’uovo e per de-naturare le sue proteine.
d’aria (quando di sguscia un uovo sodo si può notare questa cavità) il cui il volume tende a espandersi nel tempo per la permeabilità del guscio, che perde parte dell’acqua contenuta all’interno. Se si scioglie nell’acqua una quantità crescente di sale, a pa-rità di volume la densità dell’acqua aumenta in proporzione. Così anche un uovo di giornata, aumentando la densità della soluzione di sale e ac-qua, tende a rialzarsi sulla punta fi no a salire nell’acqua, e galleggiare. La prima sfi da consiste nel fare galleg-giare l’uovo esattamente al centro del bicchiere, variando la quantità di sale. Se si mette troppo sale, si può diluire la soluzione aggiungendo dell’acqua.