Didattica della fisica e dell’astronomia, strumenti e percorsi didattici

Assessorato Istruzione e Cultura

Sovraintendenza agli studi

Ufficio Supporto Autonomia Scolastica

Area della « Didattica della matematica e delle scienze sperimentali, educazione ambientale »

Seminario di formazione

Didattica della fisica e dell’astronomia, strumenti e percorsi didattici

a confronto

Susanna Occhipinti

Aosta 22 febbraio 2010

A conclusione del seminario si propongono alcuni spunti di riflessione,

una breve presentazione delle attività in corso di realizzazione ,

un’analisi delle prospettive e delle problematiche , nel quadro valdostano

• Area Scienze - USAS

• Opera da 10 anni

• In “tutte le scienze”

• In tutti gli ordini di scuola

• su principi di

– Verticalità/ trasversalità – Laboratorialità

– Contesto di senso

– Rapporto col territorio

• In coerenza con i Piano ISS – Rete di referenti

– Presidio “virtuale”

Obiettivi di apprendimento: scuola primaria

• I bambini acquisiscono consapevolezza del proprio corpo attraverso una corrispondente consapevolezza del mondo e viceversa:

• la prima “organizzazione fisica” del mondo esterno (forma, movimento, luce, calore, ecc.) si sviluppa in stretta e

reciproca corrispondenza con i canali di percezione e motricità.

In modo analogo il bambino mette in relazione le funzioni interne e le funzionalità esterne di qualunque organismo

vivente e si accosta alla consapevolezza delle trasformazioni della materia mettendole in relazione con le esperienze del proprio corpo.

Obiettivi di apprendimento al termine della classe quinta della scuola

primaria

• Oggetti, materiali e trasformazioni

• Costruire operativamente in connessione a contesti concreti di esperienza quotidiana i concetti geometrici e fisici fondamentali, in particolare: lunghezze, angoli, superfici, capacità/volume, peso, temperatura, forza, luce, ecc.

• Passare gradualmente dalla seriazione in base a una proprietà (ad esempio ordinare oggetti per peso crescente in base ad allungamenti crescenti di una molla), alla costruzione, taratura e utilizzo di strumenti anche di uso comune (ad esempio molle per misure di peso, recipienti della vita quotidiana per misure di volumi/capacità), passando dalle prime misure in unità arbitrarie (spanne, piedi, ...) alle unità convenzionali.

• Indagare i comportamenti di materiali comuni in molteplici situazioni

sperimentabili per individuarne proprietà (consistenza, durezza, trasparenza, elasticità, densità ...); produrre miscele eterogenee e soluzioni, passaggi di stato e combustioni; interpretare i fenomeni osservati in termini di variabili e di relazioni tra esse, espresse in forma grafica e aritmetica.

• Riconoscere invarianze e conservazioni, in termini proto-fisici e proto-chimici, nelle trasformazioni che caratterizzano lﾕesperienza quotidiana.

• Riconoscere la plausibilità di primi modelli qualitativi, macroscopici e microscopici, di trasformazioni fisiche e chimiche.

• Avvio esperienziale alle idee di irreversibilità e di energia.

Traguardi per lo sviluppo delle

competenze al termine della scuola primaria. L’alunno:

• È in grado di osservare i fenomeni nel loro verificarsi, sia nell’esperienza quotidiana sia in situazioni

controllate di laboratorio (imparare a guardare - imparare a vedere);

• descrivere e registrare quanto si vede e si fa accadere, dandogli forma attraverso linguaggi appropriati;

• interpretare fatti e processi attraverso modelli e quadri teorici, anche schematici;

• fare previsioni riguardo a quanto può (esser fatto) accadere e controllare la loro attendibilità;

• arricchire e rivedere le interpretazioni in base a nuovi

strumenti sperimentali e interpretativi.

Obiettivi di apprendimento al termine della classe terza della scuola secondaria di primo grado

• Fisica e chimica

• Affrontare concetti fisici quali: velocità, densità,

concentrazione, forza ed energia, temperatura e calore, effettuando esperimenti e comparazioni, raccogliendo e correlando dati con strumenti di misura e costruendo reti e modelli concettuali e rappresentazioni formali di tipo diverso (fino a quelle geometriche-algebriche).

• Completare la costruzione del concetto di

trasformazione chimica, effettuando esperienze pratiche diversificate, utilizzando alcuni indicatori, ponendo

attenzione anche sulle sostanze di impiego domestico (ad esempio: reazioni di acidi e basi con metalli,

soluzione del carbonato di calcio, alcune reazioni di

neutralizzazione, combustione di materiali diversi, ecc.).

Obiettivi dell’Area scienze

• Definizione di un curricolo condiviso per competenze

• Costruzione di percorsi verticali

• Attività di supporto per la promozione del

“contesto di senso”: motivazione e orientamento

• Attività di supporto per la promozione della

didattica laboratoriale

Traguardi per lo sviluppo delle competenze al termine della scuola secondaria

di primo grado

• L’alunno ha padronanza di tecniche di sperimentazione, di raccolta e di analisi dati, sia in situazioni di osservazione e monitoraggio sia in situazioni controllate di laboratorio.

• Utilizza in contesti diversi uno stesso strumento matematico o informatico e più strumenti insieme in uno stesso contesto.

• Esplicita, affronta e risolve situazioni problematiche sia in

ambito scolastico che nell’esperienza quotidiana; interpreta lo svolgersi di fenomeni ambientali o sperimentalmente

controllati; è in grado di decomporre e ricomporre la

complessità di contesto in elementi, relazioni e sottostrutture pertinenti a diversi campi disciplinari; pensa e interagisce per relazioni e per analogie, formali e/o fattuali

Competenza = abilità * sapere

ABILITA’

• porre problemi

• formulare ipotesi e prospettare soluzioni

• osservare

• descrivere e/o analizzare

• riconoscere analogie somiglianze e differenze

• classificare, ordinare su criteri forniti

• individuare criteri di classificazione, di ordine (o disordine) , di gerarchia ;

• relazioni tra le parti: relazioni causa effetto, temporali , limitanti , ecc.

• utilizzare procedure

• rispettare consegne

• operare con metodo scientifico, con precisione, nel rispetto delle norme di sicurezza e dei protocolli sperimentali

• operare con autonomia e creatività, costruendo percorsi originali

Verticalità

INFANZIA PRIMARIA SEC. 1° GRAD O

OBIETTIVI CONTENUTI

OBIETTIVI APPRENDIMEN T O

PERCORSI VERTICALI : CONTENUTI

OBIETTIVI APPRENDIMEN T O

PERCORSI VERTICALI :CONTENUTI

L’A C Q U A L’ACQUA : PROPRIETÀ :

LIQUIDA, TRASPARENTE, BAGNA, È FONTE DI VITA, COME SI TRASFORMA

STATI DI AGGREGAZIONE (COME)

MATERIA L’ACQUA : CICLO DELL’ACQUA , STATI DI AGGREGAZIONE (PERCHÉ)

PROPRIETÀ : SOLVENTE , GALLEGGIAMENTO, CAPILLARITÀ, MOTI CONVETTIVU, VASI COMUNICANTI

OGGETTI MATERIALI TRASFORMAZIONI

LA MATERIA U.MIS U R A PROPRIETA MATERIA MISCUGLI TRASFORMAZIONI ENERGIA

MATERIA E

TRASFORMAZIONI FISICA CHIMICA

STRUTTURA TRASFORMAZIONI

CHIMICA FISIC A : MISURE GRANDEZZE ERRORE ENERGIA

*ORDINE MISURA SPAZIO TEMPO

VIVENTI E NON VIVENTI TRASFOMAZIONI

ANIMALI VEGETALI ESEMPI MODELLI, TRACCE RAGGRUPPAMENTI (ALIMENTAZIONE, RIPRODUZIONE ECC.) ELEMENTI DI ECOLOGIA

ANIMALI VEGETALI

CELLULA, DNA, GENI

TESSUTI, ORGANI, ORGANISMI, UNICELLULARI E PLURICELLULARI

CLASSIFICAZIONE: ANIMALI, VEGETALI + MONERE PROTISTI,

AMBIENTI ECOLOGIA RELAZIONI T. EVOLUZIONE

L ‘UOMO

CORPO UMANO SCHELETRO MUSCOLI SENSI

ALIMENTAZIONE : PIRAMIDE

BIOLOGIA

CORPO UMANO CORPO UMANO : LOCOMOTORE, RESPIRATORIO, CIRCOLATORIO, DIGERENTE (ALIMENTAZIONE) , ESCRETORE, RIPRODUTTORE

CIELO NOTTURNO E DIU R N O

LA TERRA DI NOTTE LE STAGIONI

ASTRONOMIA ASTRONOMIA : LATITUDINE LONGITUDINE, PUNTI CARDINALI, SISTEMI DI RIFERIMENTI E MOTI DELLA TERRA DI NOTTE

SOLE E SISTEMA SOLARE, PIANETI, LUNA + LE FASI, STELLE + COSTELLAZIONI,

NATURA OSSERVARE SPERIMENTARE SUL CAMPO ’UOMO I VIVENTI L’AMBIENTE

L’AMBIENTE PAESAGGIO ORIENTAMENTO ASPETTI NATURALI E ANTROPICI

ASTRONOMIA E SCIENZE DELLA TERRA

VULCANI TERREMOTI MONTAGNE

VULCANI TERREMOTI

MONTAGNE ROCCE EMINERALI (CENNI) IL S U O L O

Percorsi verticali -suggerimenti per le scuole

Strumenti

verifica Laboratorio/

partenariati

…….

Biodiversità Astronomia

competenze capacità

Standard saperi

“Eccellenza”

Standard saperi indispensabili Percorsi

Le mostre laboratorio

• Suolo, acqua, neve;

• Giochi di Einstein

• Vulcani e terremoti;

• Buon compleanno Mr Darwin

• Dal prisma ottico ai buchi neri;

• Anno della biodiversità

• Chimica

• Elettricità e magnetismo

Attività

• le conferenze dell’Osservatorio Astronomico proposte in

mattinata per le scuole,

• Montagna di scienza- scienza in piazza, che si terrà anche quest’anno sul tema della Biodiversità, il 4 maggio.

gli stage di eccellenza,

• rivolti agli studenti dell’ultimo anno delle scuole secondarie di 1° (laboratori presso il Science center)

• ma soprattutto di secondo grado, studenti quindi

prossimi ad immettersi nei percorsi universitari o

lavorativi a cui offriamo stage intensivi di alto

livello , presso enti regionali, realizzati in

collaborazioni con centri universitari e laboratori

di ricerca,

Laboratorio / laboratorialità

1. Laboratorio centrale da utilizzare in rete :

24 postazioni

1. biologia / microscopia “filiera della capacità di osservare”

2. Chimica

3. Scienze della Terra

ο Quaderni di lavoro : protocolli, formazione docenti, acquisti comuni

4. Fisica: INTERREG e anno dell’astro-fisica

2. Laboratorio “verso” le scuole

1. Piccoli kit didattici

2. Interventi /lezioni interattive

• Magia della chimica , “Vulcani e e terremoti”, Darwin, Ottica

• Percorsi ad hoc

il progetto Interreg sulla Didactique de la physique

–

prevede la realizzazione di incontri di formazione congiunti con docenti francesi e soprattutto la sperimentazione dei protocolli curricolari di physique-chimie diffusi e condivisi nelle scuole

francesi , come prevede il Ministère de l'Education

• Il finanziamento Interreg ci consentirà anche l’acquisto di dotazioni sperimentali per la realizzazione di protocolli su vari temi della fisica, con percorsi verticali che coinvolgeranno classi delle scuole primarie e secondarie di primo grado;

– Possibilità di formazioni bilingui

Science center regionale

• struttura che si sta dimostrando di notevole livello, sia per la qualità e quantità della dotazione sperimentale che per le numerose tipologie di protocolli sperimentali che vi possono essere realizzati e per il quale e abbiamo chiesto l’affiliazione al network del Life learning Centre.

• l’apprendimento incentrato sull’esperienza e l’attività di laboratorio, può contribuire ad acquisire metodi, concetti e atteggiamenti indispensabili per porsi domande, osservare e comprendere il mondo naturale e quello delle attività umane e contribuire al loro sviluppo nel rispetto dell’ambiente e della persona (Asse culturale scientifico – tecnologico)

Quaderni di lavoro:

• 50 protocolli sperimentali in verticale

• Accadueò

• Accacielle

• Paramecio

• Le meraviglie dell’invisibile

• Fisica ? Concorso di idee

• “formazione docenti -

sperimentazione condivisa

• Disponibilità di materiali

Lampada accesa durante la notte Lampada accesa durante la notte aggiunta di bicarbonato

Che cos’è la Fisica?

Le osserveremmo da un punto di vista a cui non siamo abituati…ma che potrebbe

risultare interessante.

Vi siete mai chiesti come sarebbero, viste dall’alto, molte delle cose che osserviamo quotidianamente?

La Fisica ci offre un nuovo “punto di vista” dal quale guardare molte delle cose che già pensiamo di conoscere bene e ci da l’opportunità di comprendere i piccoli e grandi “misteri” che accompagnano gli eventi naturali.

Viaggeremo, con il nostro autobus tra le nuvole, nel mondo che ci circonda, tentando di comprendere i fenomeni naturali e cercando le leggi generali che li governano.

Il nostro “autobus tra le nuvole” sarà l’aula laboratorio,

ma attenzione: sale solo chi è curioso!

Fisica + astronomia

• http://www.adt.it/

• http://www.a-i-f.it/index.php?NONSOLO/siti.htm

• http://www.fmboschetto.it/museo_virtuale/Index.htm

• http://did-asp.ti-edu.ch/~giorgioh/apri.htm

• http://www-toys.science.unitn.it/toys/it-html/indice.html

• http://informando.infm.it/html/home_alternativa/informa ndo_principale.htm

• http://www.falstad.com/mathphysics.html

• http://www.fisicamente.net/portale/modules/news/

• http://sohowww.nascom.nasa.gov/d ata/realtime-images.html

Grazie dell’attenzione!