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5° anno Programmazione delle attività didattiche Anno scolastico 2016-2017

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Academic year: 2021

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5° anno

Programmazione delle attività didattiche Anno scolastico 2016-2017 Totale ore previste: n. ore settimanali 3 x 33 = 99

INDICAZIONI NAZIONALI

Nel quinto anno è previsto l’approfondimento della chimica organica. Il percorso di chimica è quello di biologia si intrecciano poi nella biochimica e nei biomateriali, relativamente alla struttura e alla funzione di molecole di interesse biologico, ponendo l’accento sui processi biologici/biochimici nelle situazioni della realtà odierna e in relazione a temi di attualità, in particolare quelli legati all’ingegneria genetica e alle sue applicazioni. L'approfondimento delle Scienze della Terra vedrà lo studio della teoria della Tettonica globale e regionale con particolare riferimento all'orogenesi alpina e appenninica. Si studiano i complessi fenomeni meteorologici con particolare attenzione a identificare le interrelazioni tra i fenomeni che avvengono a livello delle diverse organizzazioni del pianeta (litosfera, atmosfera, idrosfera).

Si opererà in raccordo con i corsi di fisica, matematica, storia e filosofia. Tale raccordo favorirà l’acquisizione da parte dello studente di linguaggi e strumenti complementari che gli consentiranno di affrontare con maggiore dimestichezza problemi complessi e interdisciplinari. La dimensione sperimentale, infine, potrà essere ulteriormente approfondita con attività da svolgersi non solo nei laboratori didattici della scuola, ma anche presso laboratori di università ed enti di ricerca, aderendo anche a progetti di orientamento.

La progettazione delle istituzioni scolastiche attraverso il confronto tra le componenti della comunità educante, le risorse disponibili e le caratteristiche socio-economiche del territorio, trovano il loro sbocco naturale nel Piano dell’Offerta Formativa. La libertà dell’insegnante e la sua capacità di adottare metodologie adeguate alle classi e ai singoli studenti sono decisive ai fini del successo formativo.

SCELTA METODOLOGICA DEL DIPARTIMENTO

I contenuti di Chimica Organica e Biochimica verranno affrontati nel primo periodo dell'anno scolastico settembre/dicembre, con recupero nel mese di gennaio. Gli argomenti delle Biotecnologie verranno affrontati nei mesi di febbraio/marzo, mentre le Scienze della Terra, Tettonica delle Placche e Atmosfera, Meteorologia nei mesi di aprile/maggio.

Si realizzeranno esperienze laboratoriali di Biotecnologie e di Chimica Organica presso i laboratori dell'Università degli Studi di Perugia e/o presso Istituti Tecnici e forme di collaborazione con le Università di Bologna, Tor Vergata e Milano.

FINALITÀ DELLA DISCIPLINA L’insegnamento delle Scienze si propone di far acquisire:

- la consapevolezza dell’importanza che le conoscenze di base di tale disciplina rivestono per la comprensione della realtà che ci circonda, con particolare riguardo al rapporto tra salvaguardia degli equilibri naturali e qualità della vita;

- la comprensione degli ambiti di competenza e dei processi di costruzione delle conoscenze specifici di tale insegna- mento anche nel contesto di problematiche pluridisciplinari;

- la comprensione delle relazioni che intercorrono tra le discipline scientifiche in relazione alle competenze di base trasversali;

- la consapevolezza del carattere sistemico dei fenomeni naturali e il consolidamento della capacità di lettura del territorio nei suoi aspetti naturali e antropici applicando i processi di indagine caratteristici della disciplina;

- la comprensione dei fenomeni tettonici in relazione al concetto di ecumene.

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OBIETTIVI SPECIFICI DI APPRENDIMENTO

Gli obiettivi che ci si propone di conseguire possono essere così declinati:

1. COMPRENSIONE DEGLI ELEMENTI PROPRI (concetti, fenomeni, leggi, strumenti, teorie, modelli…) DELLA CHIMICA:

1.1. descrivere, spiegare e riassumere gli elementi studiati con adeguate competenze grammaticali, sintattiche e semantiche;

1.2. valutare criticamente fatti e informazioni in modo realistico e propositivo;

1.3. applicare le conoscenze di chimica studiate per risolvere quesiti;

1.4. inquadrare cronologicamente le principali scoperte studiate e relazionare sull’evoluzione storica dei principali elementi delle scienze naturali;

2. ACQUISIZIONE CRITICA DEL METODO SCIENTIFICO 2.1. porre domande pertinenti (è attento, interessato, partecipe);

2.2. rispondere a domande, avanzare adeguate ipotesi di interpretazione di fatti e fenomeni;

2.3. raccogliere dati ed informazioni, collegarli, confrontarli (qualitativamente e quantitativamente), classificarli in base a criteri di: analogia, differenza, pertinenza e consequenzialità;

2.4. eseguire esperimenti;

2.5. usare e rispettare gli strumenti e gli utensili di laboratorio;

2.6. eseguire correttamente calcoli, usare in modo appropriato le unità di misura ed eseguire equivalenze;

2.7. stimare grandezze;

2.8. epistemologia del metodo scientifico.

3. CAPACITA’ DI RIELABORAZIONE, DI SINTESI E DI VALUTAZIONE 3.1. individuare i concetti chiave, analizzare problemi e situazioni;

3.2. rielaborare le conoscenze (operare collegamenti all’interno della disciplina e con altre discipline in particolare la matematica, la fisica, la biologia e le Scienze della terra);

3.3. saper organizzare i contenuti: articolare il discorso con coesione e coerenza rispetto alla traccia e capacità di elaborare risposte con rispetto dei vincoli di spazio e tempo;

3.4. reperire ed utilizzare documenti specifici;

3.5. sostenere il proprio punto di vista motivando le proprie opinioni;

3.6. approfondire sotto vari profili gli argomenti.

OBIETTIVI MINIMI

Ai fini del raggiungimento del livello di sufficienza l’alunno deve possedere:

 conoscenze non sempre complete di taglio prevalentemente mnemonico, ma pertinenti e tali da consentire la comprensione dei contenuti fondamentali;

 esposizione accettabile sul piano lessicale e sintattico e capace di comunicare i contenuti anche se in modo superficiale;

 complessivamente corretta la comprensione; lenta e meccanica l'applicazione;

 capacità di ordinare i dati e cogliere i nessi in modo elementare; riprodurre analisi e sintesi desunte dagli strumenti didattici utilizzati.

OSSERVAZIONI METODOLOGICHE

L’azione didattica, ove possibile, partirà dalla quotidianità, stimolando gli allievi, a porre e a porsi domande, ad acquisire dati, a confrontarsi con gli altri e guidandoli alla formulazione di ipotesi corrette. Sarà di valido supporto l’analisi del divenire storico del pensiero scientifico che ha portato alla formulazione delle principali teorie standard. Un altro aspetto molto rilevante nel percorso di apprendimento del terzo anno è quello relativo al linguaggio, fattore fondamentale della disciplina e organizzatore dei concetti disciplinari. Si richiede che il linguaggio sia rigoroso e sia sempre espressione di contenuti chiari, compresi e assimilati, perché se ne conosce la storia e il contesto in cui sono nati, l’eventuale osservabilità o riproducibilità sperimentale.

L'impostazione metodologica parte dal macroscopico per arrivare al microscopico. Questa impostazione risulta, tra l'altro, più adeguata alle capacità di apprendimento degli studenti che in questa fascia di età sviluppano gradualmente le loro capacità logico-formali. L’uso dei laboratori sarà orientato sia alla verifica sperimentale dei modelli costruiti sia alla scoperta di nuove conoscenze; a quest’ultimo scopo sarà finalizzato anche l’uso della biblioteca, l’uso di software didattici.

L’uso del laboratorio mirerà a dare agli studenti:

conoscenze sull’uso pratico del materiale scientifico.

rispetto delle regole di comportamento in laboratorio.

riscontro tra teoria e pratica.

capacità di riferire in modo chiaro, comprensibile, coerente sui procedimenti seguiti e sulle deduzioni che se ne traggono.

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Complessivamente quindi, metodo e contenuti sono funzionali agli obiettivi e sono perseguiti alternando lezioni frontali, in cui gli studenti verranno indotti a prendere appunti, a saperli organizzare e trasformare in uno strumento di studio unitamente ad altre forme di didattica quali discussioni guidate, attività di laboratorio, proiezione di audiovisivi, comunicazioni e discussione di notizie di carattere scientifico di particolare attualità accompagnate da relazioni scritte e orali sulle attività.

La lezione frontale sarà organizzata in forma problematica e, per quanto i contenuti lo permettano, in forma dialogica in modo da coinvolgere la classe alla partecipazione attiva attraverso domande e osservazioni personali.

VERIFICHE E VALUTAZIONE

La valutazione farà riferimento agli elementi di osservazione raccolti nel corso dello svolgimento delle diverse attività didattiche:

partecipazione al lavoro in classe e regolarità nell’esecuzione delle consegne, capacità di rielaborazione personale e di argomentazione dei concetti, capacità di orientarsi nell’utilizzo degli strumenti di osservazione e misurazione, abilità di osservazione e di descrizione degli oggetti e dei fenomeni naturali, capacità di comunicazione e di documentazione, disponibilità al confronto, alla collaborazione e al lavoro con i compagni e con l’insegnante.

La valutazione degli alunni si baserà su verifiche periodiche e verifiche sommative, impostate sul lavoro svolto in classe:

Verifiche periodiche: interrogazioni orali, valutazione dei lavori di gruppo (ricerche, poster), valutazione della documentazione sul quaderno (regolarità nell’esecuzione delle consegne e aggiornamento dei contenuti trattati in classe), relazioni di laboratorio e labtest .

Verifiche sommative: al termine di ogni percorso didattico può essere sottoposta alla classe una verifica strutturata e/o semistrutturata, che presenti sia domande chiuse (test a risposta multipla, test a completamento, test vero-falso, individuazione degli errori, individuazione delle correlazioni fra termini), sia alcune domande aperte. Le verifiche saranno inoltre organizzate con quesiti differenziati per l’accertamento delle conoscenze e delle competenze.

Periodicità delle verifiche: un congruo numero per ogni quadrimestre.

Per stimolare la partecipazione ordinata e garantire il massimo livello di attenzione di tutti gli studenti, anche durante le interrogazioni, saranno richiesti interventi dal posto e valutati, come interrogazioni brevi, con le seguenti modalità:

lo studente non risponde alla domanda dell’insegnante - lo studente risponde alla domanda dell’insegnante +

Un congruo numero di interventi registrati dall’insegnante, sarà equiparato ad un’interrogazione e, alla fine dell’anno, sarà un utile strumento per la valutazione del livello di partecipazione al dialogo educativo dello studente.

Strumenti e attrezzature utilizzati

Laboratori di scienze e di chimica Laboratorio di fisica

POST (Perugia Officina della Scienza e della Tecnologia) Altri laboratori (enti, scuole, università…)

Libro di testo, altri testi (uso della biblioteca), lettura articoli pubblicati su giornali e riviste specializzate;

modelli e sussidi didattici (presentazioni in PowerPoint, audiovisivi, poster, preparati citoistologici e modellini molecolari);

uso della rete internet e dei social network e/o di altri supporti multimediali;

uso libri e lezioni interattive multimediali online;

uso della lavagna interattiva multimediale (LIM);

visite guidate proposte dal C.d.C e/o incontri con esperti su temi specifici;

adesione ad eventuali iniziative o proposte provenienti dall’extrascuola ritenute didatticamente funzionali al raggiungimento degli obiettivi prefissati;

“Libroforum”, lettura e discussione di libri di divulgazione scientifica

INTERVENTI DI RECUPERO

In caso di mancato raggiungimento degli obiettivi minimi, gli interventi didattici educativi integrativi (IDEI) di recupero saranno articolati secondo le seguenti modalità:

riepilogo di alcune parti del programma utilizzando strategie diversificate rispetto all’intervento curricolare;

lavori di gruppo;

rappresentazione degli argomenti mediante mappe concettuali.

recupero a classi parallele, prima della fine del primo quadrimestre, con gruppi di recupero e gruppi di potenziamento laddove si sovrappongono gli orari delle classi. Nel gruppo di potenziamento si potrà lavorare alla preparazione ai giochi/concorsi.

Tali interventi, in primo luogo, saranno attuati in “itinere” durante il corso dell’anno scolastico, in secondo luogo, stante il perdurare delle situazioni carenziali, si procederà alla segnalazione dei singoli casi alle famiglie e alla scuola per l’avvio dell’alunno ai corsi di recupero in essa attivati.

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Libri di testo adottati e consigliati

D. Sadava, D.M. Hillis, H. Craig Heller, May R. Berenbaum, V. Posca – Il carbonio, gli enzimi, il DNA – Chimica organica, biochimica e biotecnologie – Zanichelli

Alfonso Bosellini – Minerali, Rocce, Vulcani, Terremoti (Volume B) – Zanichelli

Alfonso Bosellini – Atmosfera, Fenomeni meteorologici, geomorfologia climatica + Tettonica delle placche (Vol. C+D) – Zanichelli

INTERVENTI DI RECUPERO

In caso di mancato raggiungimento degli obiettivi minimi, gli interventi di recupero saranno articolati secondo le seguenti modalità:

– riepilogo di alcune parti del programma utilizzando strategie diversificate rispetto all’intervento curricolare;

– lavori di gruppo;

– Interventi di recupero organizzati dalla scuola

– rappresentazione degli argomenti mediante mappe concettuali.

Tali interventi, in primo luogo, saranno attuati in “itinere” durante il corso dell’anno scolastico, in secondo luogo, stante il perdurare delle situazioni carenziali, si procederà alla segnalazione dei singoli casi alle famiglie e alla scuola per l’avvio dell’alunno ai corsi di recupero in essa attivati.

Verranno adottate le modalità stabilite dal Collegio dei docenti.

Programmazione Attività didattica 2016-2017

Nel quinto anno, si conclude il percorso di costruzione metodologico e procedurale finalizzato a fornire ai giovani una robusta base teorica e l’acquisizione dei metodi e delle tecniche del problem solving; si avvia lo studente ad un approccio pre-universitario.

CHIMICA ORGANICA

BIOCHIMICA

BIOTECNOLOGIE

SCIENZE DELLA TERRA

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Chimica organica

Competenze Abilità Indicatori Contenuti

Classificare Classifica gruppi atomici e molecole

Classifica gli isomeri

Classifica una molecola come chirale o achirale

- Classifica

idrocarburi e derivati

- Classifica le reazioni organiche - Classifica i polimeri studiati

- Riconosce molecole organiche e inorganiche

- Riconosce dalla formula grezza generale i vari tipi di idrocarburi e dalla formula di struttura i gruppi funzionali e la classe chimica di appartenenza

- Riconosce e converte formule di struttura di molecole organiche - Individua all’interno di una molecola organica eventuali atomi elettrofili e/o nucleofili

- Identifica un certo tipo di isomero in base alla sua struttura

- Individua la presenza o assenza di chiralità di un atomo di carbonio in base al numero e al tipo di sostituenti

- Collega nome o formula di un idrocarburo o un suo derivato alla classe di appartenenza

- Classifica i meccanismi di reazione delle reazioni organiche

- Classifica i polimeri in base all’origine e alla struttura

- Definizione di molecola organica - Caratteristiche del carbonio

- Tipi di idrocarburi e loro formula grezza - Nome e formula dei gruppi funzionali e delle relative classi chimiche dei

composti organici

- Caratteristiche delle formule di struttura delle molecole organiche

- Caratteristiche, forza ed esempi di atomi elettrofili e nucleofili

- Definizione di isomeria

- Tipi di isomeri e caratteristiche delle diverse classi

- Definizione di chiralità

- Condizioni di chiralità di un atomo di carbonio

- Classi di idrocarburi e derivati e relative caratteristiche strutturali

- Ibridazione orbitalica dell’atomo di carbonio e conseguenze (tipo di legami e geometria molecolare)

- Meccanismi di reazione: addizione, eliminazione e sostituzione

- Definizione di polimero

- Tipi di polimeri e relative caratteristiche Effettuare

connessioni logiche, riconoscere o stabilire relazioni

Coglie la relazione tra la struttura degli idrocarburi e dei loro derivati e la loro nomenclatura

- Sa assegnare il nome a un

idrocarburo o a un suo derivato, nota la formula

- Sa scrivere la formula di un idrocarburo o di un suo derivato, noto il nome

- Regole di nomenclatura IUPAC

Formulare ipotesi in base ai dati forniti

Formula ipotesi sulle proprietà fisiche e chimiche di un idrocarburo o di un suo derivato

- Sa prevedere le proprietà fisiche e il comportamento acido-basico di un idrocarburo o di un suo derivato, noto il nome o la formula

- Proprietà fisiche e comportamento acido-basico delle classi di idrocarburi

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Biochimica: le biomolecole

Competenze Abilità Indicatori Contenuti

Classificare Classifica i carboidrati

Classifica i lipidi

Classifica amminoacidi e proteine

Classifica nucleotidi e acidi nucleici

- Distingue monosaccaridi e polisaccaridi

- Distingue i monosaccaridi in base al gruppo funzionale e al numero di atomi di carbonio

- Distingue i disaccaridi in base ai monomeri costituenti e al loro legame

- Distingue i polisaccaridi in base al monomero costituente, al tipo di legami tra i monomeri, alla struttura lineare o ramificata, all’organismo produttore

- Distingue i lipidi in base alla struttura

- Distingue la classe di un

amminoacido in base alla struttura della catena laterale

- Classifica le proteine in base alla composizione e alla struttura

- Distingue i nucleotidi in base a zucchero, numero di gruppi fosfato e basi azotate costituenti

- Distingue gli acidi nucleici in base ai nucleotidi costituenti e alla struttura

- Definizione, formula minima e classi dei carboidrati (monosaccaridi,

oligosaccaridi, polisaccaridi)

- Struttura ed esempi di monosaccaridi aldosi e chetosi, triosi, tetrosi, pentosi ed esosi

- Struttura ed esempi di disaccaridi naturali

- Struttura, funzioni e organismo produttore dei polimeri naturali del glucosio

- Struttura, esempi e funzioni delle classi (saponificabili e insaponificabili) e sottoclassi (trigliceridi, fosfolipidi ecc.) di lipidi

- Struttura e classi (acidi, basici, idrofili neutri, idrofobi) di amminoacidi

- Classificazione delle proteine in base alla composizione (semplici, coniugate) e alla forma (fibrose, globulari)

- Composizione e struttura di ribonucleosidi, ribonucleotidi,

deossiribonucleosidi, deossiribonucleotidi - Composizione e struttura secondaria di DNA ed RNA

Effettuare connessioni logiche, riconoscere o stabilire relazioni

Coglie la relazione tra la struttura degli isomeri delle biomolecole e la loro nomenclatura

Distingue gli stereoisomeri utilizzati dai sistemi viventi

- Data la proiezione di Fischer, riconosce gli isomeri D ed L di monosaccaridi e amminoacidi - Data la proiezione di Haworth, distingue gli anomeri α e β dei monosaccaridi in forma ciclica - Data la formula di struttura, riconosce α-amminoacidi, β-amminoacidi ecc.

- Riconosce gli stereoisomeri di monosaccaridi e amminoacidi utilizzati e quelli non utilizzati dai sistemi viventi

- Proiezioni di Fischer di monosaccaridi e amminoacidi e caratteristiche della serie D ed L

- Proiezioni di Haworth dei monosaccaridi e definizione di anomeri α e β

- Struttura degli α-amminoacidi, β-amminoacidi ecc.

- Stereospecificità del metabolismo degli esseri viventi: presenza dei soli

amminoacidi della serie L (eccetto nei batteri) e dei monosaccaridi della serie D; specificità degli enzimi digestivi di organismi diversi di scindere i diversi legami O-glicosidici

segue

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Competenze Abilità Indicatori Contenuti Collega la struttura

delle biomolecole alla loro reattività inter- o intra- molecolare

- Collega la presenza di un gruppo carbonilico e di più gruppi alcolici nei monosaccaridi a struttura lineare a 5 o 6 atomi di carbonio alla possibilità di ciclizzazione per formazione di un gruppo emiacetalico o emichetalico per reazione intramolecolare

- Collega la presenza di un gruppo emiacetalico o emichetalico di un monosaccaride ciclico e di più gruppi OH di un altro alla possibilità di reazione intermolecolare per formare oligosaccaridi o polisaccaridi

- Collega la presenza di insaturazioni nei grassi alla possibilità di subire un’idrogenazione

- Collega l’eventuale presenza di un gruppo estere nei lipidi alla

possibilità di subire la reazione di saponificazione

- Collega l’eventuale presenza di gruppi idrofili nei lipidi alle proprietà anfifiliche

- Collega la presenza di almeno un gruppo carbossilico e di almeno un gruppo amminico negli amminoacidi e nei loro polimeri all’esistenza di un punto isoelettrico specifico per ognuno

- Collega la presenza di gruppi carbossilici e amminici negli amminoacidi alla possibilità che si formi il legame peptidico per condensazione

- Collega la struttura del legame peptidico alla possibilità che esso stabilizzi per formazione di legami idrogeno intramolecolari la struttura secondaria delle proteine

- Collega le caratteristiche chimiche delle catene laterali alla possibilità che esse formino tra loro vari tipi di legami che stabilizzano la struttura terziaria (se intramolecolari) e quaternaria (se intermolecolari) delle proteine

- Reazione di ciclizzazione dei monosaccaridi: rappresentazione, condizioni ed equilibrio

- Reazione di polimerizzazione dei carboidrati: rappresentazione e tipi di legami generati

- Reazione di idrogenazione:

rappresentazione; struttura e stato fisico dei prodotti; uso industriale della reazione - Reazione di saponificazione:

rappresentazione; struttura e proprietà dei saponi

- Concetto di sostanza anfifilica ed esempi di lipidi anfifilici

- Concetto di punto isoelettrico e sua applicazione ad amminoacidi e loro polimeri

- Reazione di condensazione per la formazione del legame peptidico:

rappresentazione e caratteristiche del prodotto

- Struttura secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine: definizioni e legami stabilizzanti

segue

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Competenze Abilità Indicatori Contenuti

- Collega la struttura delle biomolecole alle proprietà fisiche

- Collega composizione e struttura delle biomolecole alla loro funzione biologica

- Collega la presenza dei gruppi fosfato nei nucleotidi e nei loro polimeri alle proprietà acide e alla carica elettrica netta della molecola - Collega la presenza di gruppi fosfato all’estremità 5´ e dei gruppi OH all’estremità 3´ dei nucleotidi alla possibilità che si formi il legame fosfodiestere

- Collega lo stato fisico liquido o solido, in condizioni ambiente, dei trigliceridi alla presenza o assenza di doppi legami negli acidi grassi

- Collega composizione e struttura dei carboidrati alla loro funzione biologica

- Collega composizione e struttura dei lipidi alla loro funzione biologica

- Collega composizione e struttura delle proteine alla loro funzione biologica

- Struttura dei nucleotidi e loro polimeri, carica netta e comportamento acido-base

- Reazione di condensazione per la formazione del legame fosfodiestere:

rappresentazione e caratteristiche del prodotto

- Distinzione tra oli e grassi a livello di stato fisico (macroscopico) e struttura chimica (microscopico)

- Funzioni (energetica o strutturale) dei diversi tipi di carboidrati

- Funzioni (energetica, strutturale, di regolazione/segnalazione, di cofattore, di tensioattivi) dei diversi tipi di lipidi - Funzioni (strutturale, catalitica, contrattile, di trasporto, di difesa, di riserva, di regolazione/segnalazione) dei diversi tipi di proteine

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Biochimica: l’energia e gli enzimi

Competenze Abilità Indicatori Contenuti

Classificare Classifica le vie metaboliche

Classifica le reazioni in base agli aspetti termodinamici

Classifica i catalizzatori

- Distingue le vie cataboliche dalle vie anaboliche confrontando la complessità di reagenti e prodotti - Distingue reazioni esoergoniche e spontanee da reazioni endoergoniche e non spontanee in base alla

differenza di energia libera tra prodotti e reagenti o al grafico dell’energia libera in funzione della coordinata di reazione

- Distingue i catalizzatori biologici da quelli non biologici in base alle loro peculiarità

- Distingue i catalizzatori biologici in base alla loro composizione

- Concetti di complessità delle molecole organiche, di anabolismo e di catabolismo

- Principi della termodinamica; concetti di entalpia, entropia ed energia libera;

definizioni di reazione esoergonica, endoergonica, spontanea e non spontanea;

l’esempio dell’ATP: composizione, struttura, funzione, aspetti termodinamici della sintesi (endoergonica) e dell’idrolisi (esoergonica)

- Caratteristiche dei catalizzatori biologici:

specificità per una data reazione e per un certo substrato o gruppo di substrati (anche stereospecificità); possibilità di modifica dell’attività catalitica attraverso variazione delle condizioni fisiche (temperatura, pH) e chimiche (inibitori, attivatori)

- Caratteristiche di enzimi e ribozimi Effettuare

connessioni logiche, riconoscere o stabilire relazioni

Applica correttamente il principio

dell’accoppiamento energetico

Collega struttura e funzione degli enzimi

- Collega l’idrolisi di ATP a processi endoergonici e la sintesi di ATP a processi esoergonici

- Mette in relazione gli effetti della catalisi con i modelli esplicativi correnti

- Concetto e funzione biologica dell’accoppiamento energetico

- Concetto di intermedio dello stato di transizione, definizione di energia di attivazione, modello di catalisi (abbassamento dell’energia di attivazione), effetti cinetici della catalisi

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Biochimica: il metabolismo energetico

Competenze Abilità Indicatori Contenuti

Classificare Classifica le vie metaboliche studiate

Classifica le reazioni come esoergoniche o endoergoniche in base

all’accoppiamento energetico

- Classifica le reazioni del catabolismo del glucosio (fosforilazione-defosforilazione isomerizzazione, lisi, ossido- riduzione, disidratazione) - Classifica come reazioni endoergoniche quelle accoppiate all’idrolisi di nucleotidi trifosfato e/o all’ossidazione di NADH e come esoergoniche quelle accoppiate alla riduzione di NAD+ e/o alla sintesi di nucleotidi trifosfato

- Descrizione delle reazioni (in sequenza) caratteristiche della glicolisi, della fermentazione e del ciclo di Krebs

- Concetto di “attivazione” di un substrato;

reazioni di fase esoergonica ed endoergonica della glicolisi

Effettuare connessioni logiche, riconoscere o stabilire relazioni

Collega un processo metabolico alla sua localizzazione

Collega le trasformazioni di materia alle trasformazioni di energia

- Collega le diverse fasi del catabolismo del glucosio alla loro localizzazione cellulare

- Collega le diverse fasi del catabolismo del glucosio al meccanismo con cui viene immagazzinata l’energia chimica

- Localizzazione cellulare delle diverse fasi del catabolismo del glucosio (glicolisi, decarbossilazione ossidativa del piruvato, ciclo di Krebs, fosforilazione ossidativa) - Caratteristiche dei trasportatori di elettroni: vitamine da cui derivano, modifiche subite (forma ossidata e forma ridotta), fasi del metabolismo in cui sono coinvolti, corrispondenza tra tipo di trasportatore di elettroni e numero di molecole di ATP sintetizzate

- Concetti di gradiente elettrico, gradiente chimico e gradiente elettro-chimico;

reazioni associate alla fosforilazione diretta dell’ADP o del GDP; fosforilazione ossidativa: catena respiratoria e

chemiosmosi; bilancio energetico del catabolismo del glucosio e delle sue diverse fasi in condizioni aerobiche e anaerobiche

Formulare ipotesi in base ai dati forniti

Formula ipotesi sul possibile destino di un metabolita

- Sa prevedere, in base alle

condizioni, la/e via/e metabolica/che prevalente/i di un determinato metabolita

- Possibili destini del piruvato

- Condizioni che influenzano il prevalere di una via metabolica sull’altra:

aerobiosi/anaerobiosi; vie metaboliche specifiche di determinati organi (es. ciclo di Cori nel fegato; fermentazione lattica nei muscoli) od organismi (es.

fermentazione lattica nei lattobacilli, alcolica nei lieviti)

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Biochimica: la fotosintesi, energia dalla luce

Competenze Abilità Indicatori Contenuti

Classificare Classifica le vie

metaboliche studiate - Classifica la fotosintesi come una via anabolica che determina riduzione del carbonio

- Classifica la fotosintesi in base alla molecola ossidata (donatrice di elettroni)

- Reagenti e prodotti della fotosintesi:

equazione complessiva

- Caratteristiche della fotosintesi ossigenica e anossigenica Effettuare

connessioni logiche, riconoscere o stabilire relazioni

Collega un processo metabolico alla sua localizzazione nel tempo e nello spazio

Collega le trasformazioni di materia e le trasformazioni di energia

- Collega le diverse fasi della fotosintesi alla loro localizzazione nel tempo e nello spazio

- Confronta il meccanismo della fotosintesi nelle piante C4 e CAM con quello presente nelle piante C3 e correla gli adattamenti presenti in tali organismi con le condizioni

ambientali

- Collega le diverse fasi della fotosintesi alle trasformazioni di energia e al meccanismo con cui essa viene immagazzinata

- Localizzazione cellulare delle fasi della fotosintesi

- Localizzazione nel tempo delle fasi della fotosintesi

- Concetto di fotorespirazione; confronto tra la resa della fotosintesi e quella della fotorespirazione; fattori che influenzano la prevalenza della fotosintesi o della fotorespirazione; funzione dell’enzima PEP carbossilasi nelle piante C4 e CAM;

meccanismi utilizzati dalle piante C4 e CAM per limitare la fotorespirazione - Reazioni della fase luminosa:

ossidazione della clorofilla per assorbimento di fotoni, fotolisi dell’acqua, trasporto di elettroni, creazione del gradiente elettrochimico transmembrana, sintesi di ATP attraverso la fotofosforilazione, riduzione del NADP+; reazioni chiave del ciclo di Calvin: tappa di fissazione del carbonio, tappa di riduzione del carbonio (e ossidazione di NADPH + H+), tappe di fosforilazione a spese di ATP

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Biotecnologie: i geni e la loro regolazione

Competenze Abilità Indicatori Contenuti

Classificare Classifica l’RNA

Classifica i geni

Classifica i regolatori trascrizionali

Classifica i virus

- Classifica i diversi tipi di RNA in base alle diverse funzioni

fisiologiche svolte

- Classifica i geni in base alle diverse condizioni di espressione

- Classifica i regolatori trascrizionali in base alla composizione, alla struttura e alla funzione

- Classifica i virus in base all’organismo ospite, alla

composizione del genoma e al ciclo riproduttivo

- Classificazione degli RNA in codificanti (mRNA) e non codificanti; esempi di RNA non codificanti e loro ruoli fisiologici

- Definizioni ed esempi di geni costitutivi e di geni a espressione regolata

- Struttura e funzione delle sequenze di DNA coinvolte nella regolazione della trascrizione: promotori, operatori, terminatori, enhancer

- Composizione, funzioni ed esempi di fattori di trascrizione: attivatori trascrizionali, repressori trascrizionali e fattori di specificità

- Caratteristiche strutturali e distinzione tra ciclo litico e lisogeno dei batteriofagi - Distinzione tra virus animali a DNA e a RNA

- Ciclo riproduttivo dei virus a RNA non retrovirali (es. virus dell’influenza umana) e dei retrovirus (es. HIV) Effettuare

connessioni logiche, riconoscere o stabilire relazioni

Confronta i meccanismi di regolazione genica negli eucarioti, nei procarioti e nei virus

- Elenca, descrive e confronta i diversi meccanismi per l’espressione contemporanea dei geni nei

procarioti e negli eucarioti

- Elenca, descrive e confronta i diversi meccanismi di regolazione genica nei procarioti, negli eucarioti e nei virus

- Procarioti: RNA policistronico e organizzazione delle unità trascrizionali in operoni; eucarioti: presenza nel promotore o in sua prossimità di sequenze di regolazione che legano lo stesso fattore di trascrizione (es. SRE)

- Regolazione della trascrizione nei procarioti: struttura dell’operone ed esempi di sistema inducibile (operone lac) e di sistema reprimibile (operone trp) - Regolazione pre-trascrizionale negli eucarioti: modifiche epigenetiche di DNA e istoni; regolazione trascrizionale negli eucarioti: esempi di regolatori della trascrizione in cis e in trans; regolazione post-trascrizionale negli eucarioti: la maturazione dell’mRNA

- Cascata di eventi regolativi (fase precoce e fase tardiva) del ciclo litico dei fagi

- Fattori trascrizionali e condizioni ambientali che determinano la prevalenza del ciclo litico o lisogeno dei fagi temperati

segue

(13)

Competenze Abilità Indicatori Contenuti

Confronta i meccanismi di trasferimento genico orizzontale

Collega ogni processo studiato all’effetto determinato

- Elenca, descrive e confronta i meccanismi di trasferimento genico orizzontale

- Collega il fenomeno dello splicing alternativo alla necessità di

aumentare la varietà dei prodotti genici senza aumentare la complessità del genoma - Collega i fenomeni

dell’acetilazione degli istoni, della demetilazione di istoni e DNA e dell’azione degli attivatori trascrizionali alla necessità di aumentare la quantità di trascritto prodotto

- Collega i fenomeni della

metilazione del DNA e degli istoni e dell’azione degli inibitori

trascrizionali alla necessità di ridurre la quantità di trascritto prodotto

- Fattori di trascrizione del virus HIV (Tat e Rev) e loro funzioni

- La trasformazione; i plasmidi e la coniugazione; la trasduzione

generalizzata e specializzata; i trasposoni

- Meccanismo dello splicing alternativo

(14)

Biotecnologie: tecniche e strumenti

Competenze Abilità Indicatori Contenuti

Effettuare connessioni logiche, riconoscere o stabilire relazioni

Collega le biotecnologie studiate al loro scopo

- Collega la tecnica dell’elettroforesi su gel alle sue possibili applicazioni

- Collega il ruolo biologico degli enzimi con i loro possibili utilizzi biotecnologici

- Collega tipi diversi di vettori ai loro possibili usi

- Confronta le biotecnologie che consentono l’amplificazione del DNA di interesse

- Distingue tra biotecnologie di analisi del DNA e biotecnologie di analisi dell’espressione genica

- Elettroforesi su gel di agarosio e poliacrilammide; applicazione della tecnica alla separazione degli acidi nucleici

- Funzione biologica e usi biotecnologici degli enzimi di restrizione, della ligasi, della DNA polimerasi e della trascrittasi inversa

- Vettori plasmidici, virali e retrovirali;

vettori di clonaggio e vettori di espressione

- Il clonaggio e la PCR

- Biotecnologie di analisi del DNA:

Southern blotting, PCR, sequenziamento (metodo Sanger e moderni sequenziatori), costruzione di librerie genomiche e ibridazione dei cloni con sonde marcate - Biotecnologie di analisi dell’espressione genica: Northern blotting

Formulare ipotesi, risolvere problemi e trarre

conclusioni in base all’analisi dei dati

Interpreta un’analisi

biotecnologica - Considerando la descrizione del contesto e osservando la foto o il disegno di un’analisi biotecnologica tra quelle studiate, sa interpretarne il risultato

- Principio alla base della separazione degli acidi nucleici durante la corsa elettroforetica

- Principi alla base del blotting e delle tecniche di rivelazione (intercalanti fluorescenti agli UV, ibridazione con sonde, marcatura radioattiva o fluorescente)

(15)

Biotecnologie: le applicazioni

Competenze Abilità Indicatori Contenuti

Classificare Classifica gli OGM

Classifica le cellule staminali

- Classifica gli OGM in transgenici e knock-out

- Classifica le cellule staminali sulla base delle potenzialità e dell’origine

- Definizioni di organismi transgenici e knock-out

- Concetti di totipotenza, pluripotenza, multipotenza e unipotenza; origine delle cellule staminali embrionali, somatiche e pluripotenti indotte

Effettuare connessioni logiche, riconoscere o stabilire relazioni

Distingue clonaggio e clonazione

- Sa citare analogie e differenze tra clonaggio e clonazione

- Definizioni di clonaggio e clonazione

Formulare ipotesi in base ai dati forniti

Ipotizza la biotecnologia da applicare in base al risultato che si intende ottenere

- Sa descrivere la tecnica da

applicare per ottenere un determinato prodotto

- Tecnica di produzione di piante transgeniche, utilizzando Agrobacterium tumefaciens e il plasmide Ti ricombinante - Tecnica di produzione delle cellule staminali indotte, utilizzando vettori di espressione contenenti geni caratteristici delle cellule staminali embrionali

- Tecnica di clonazione per trasferimento di nucleo da cellule somatiche adulte a cellule uovo anucleate

- Tecnica di produzione di chimere e, da esse, di animali transgenici

- Tecnica di produzione di topi knock- out, attraverso ricombinazione omologa tra la versione attiva endogena e una inattiva esogena del gene d’interesse Applicare le

conoscenze acquisite a situazioni della vita reale, anche per porsi in modo critico e consapevole di fronte ai temi di carattere scientifico e tecnologico della società attuale

Analizza in modo critico potenzialità e problemi delle biotecnologie studiate

- Sa citare, in merito alle biotecnologie studiate, esempi di potenzialità e di problemi

- Esempi di casi reali a cui sono state applicate le biotecnologie agroalimentari (produzione di Golden Rice e piante Bt), per l’ambiente e l’industria

(biorisanamento dello sversamento di petrolio della Exxon Valdez; produzione di biofiltri, biosensori, biopile,

biocombustibili e compost), biomediche e farmaceutiche (produzione di farmaci da organismi transgenici; terapia genica di ADA-SCID e LPLD; clonazione di specie pregiate o a rischio di estinzione;

produzione di knock-out quali modelli animali di determinate patologie) - Esempi di possibili problemi delle biotecnologie studiate (possibili rischi per la salute umana dell’uso di vettori virali e retrovirali, problemi etici della

produzione di OGM, della clonazione e dell’uso delle cellule staminali)

(16)

Terra: la tettonica delle placche

Competenze Abilità Indicatori Contenuti

Classificare Classifica le onde sismiche

Classifica gli strati della Terra

- Distingue onde prime o longitudinali o di compressione (onde P), onde seconde o trasversali o di taglio (onde S) e onde

superficiali o lunghe (onde L)

- Classifica gli strati della Terra in base alle caratteristiche chimico- fisiche che determinano la diversa propagazione delle onde sismiche o in base al tipo di risposta

(rigidità/plasticità) alle sollecitazioni meccaniche

- Definizioni di epicentro e ipocentro - Caratteristiche dei tre tipi di onde sismiche: origine (dall’ipocentro o dell’epicentro), reazione del materiale attraversato (variazione di volume o di forma), direzione della forza applicata rispetto alla direzione di propagazione dell’onda (longitudinale o trasversale), propagazione nei fluidi (presente o assente) e velocità di propagazione - Superfici di discontinuità

- Distinzione tra crosta, mantello, nucleo esterno e nucleo interno

- Comportamento elastico e plastico delle rocce; rigidità e fragilità

- Distinzione tra litosfera, astenosfera e mesosfera

Effettuare connessioni logiche, riconoscere o stabilire relazioni

Descrive i fenomeni studiati attraverso specifiche grandezze, grafici e/o modelli

Individua le relazioni di causa- effetto tra i fattori e i fenomeni studiati e utilizza

correttamente teorie esplicative

- Sa descrivere matematicamente la variazione della temperatura al variare della profondità

- Sa descrivere matematicamente il progressivo raffreddamento delle rocce

- Sa descrivere matematicamente il campo magnetico terrestre

- Elenca e descrive le cause del calore interno della Terra

- Illustra e valuta le ipotesi

sull’origine del magnetismo terrestre

- Illustra le cause del paleomagnetismo

- Gradiente geotermico e sue variazioni;

geoterma

- Flusso di calore e fattori che lo influenzano

- Definizione di campo geomagnetico;

poli magnetici e poli geografici; linee di forza del campo geomagnetico

- Grandezze che descrivono il campo geomagnetico: declinazione magnetica, inclinazione magnetica e intensità - Forme di energia convertite in calore primordiale: impatti, energia

gravitazionale, compressione adiabatica, decadimento radioattivo di isotopi a emivita breve

- Calore radiogenico: decadimento radioattivo di isotopi a emivita lunga - Punto di Curie; ipotesi del magnete permanente e dell’induzione elettro- magnetica

- Ferromagnetismo, magnetizzazione termoresidua, detritica residua e chimica residua

segue

(17)

Competenze Abilità Indicatori Contenuti - Descrive la possibilità di datare le

rocce confrontando la

magnetizzazione residua naturale con la storia delle inversioni del campo geomagnetico

- Illustra cause e conseguenze dei moti delle placche e utilizza la teoria della tettonica delle placche per spiegare deriva dei continenti e origine e distribuzione geografica di sismi ed eruzioni vulcaniche

- Inversioni di polarità del campo geomagnetico; epoche ed eventi magnetici

- Moti convettivi del mantello - Definizione di placca litosferica - Descrizione dei vulcani e delle eruzioni vulcaniche

- Distribuzione geografica dei terremoti e dei fenomeni vulcanici e correlazione con la dinamica endogena

- Deriva dei continenti

- Teoria della tettonica delle placche e mosaico globale

(18)

Terra: l’espansione del fondo oceanico e l’orogenesi

Competenze Abilità Indicatori Contenuti

Classificare Classifica i margini

continentali - Classifica i margini continentali in base all’architettura e ai moti delle placche

- Tipi di margini continentali (passivi, trasformi e attivi), loro caratteristiche e distribuzione geografica

Effettuare connessioni logiche, riconoscere o stabilire relazioni

Individua le relazioni di causa- effetto tra i fattori e i fenomeni studiati e utilizza

correttamente teorie esplicative

- Utilizza la teoria della tettonica delle placche per spiegare espansione oceanica, orogenesi, formazione delle dorsali oceaniche, struttura e distribuzione geografica dei sistemi arco-fossa

- Correla l’espansione del fondo oceanico con le prove a favore di tale teoria

- Il pavimento degli oceani: dorsali medio-oceaniche, struttura della crosta oceanica, espansione del fondo oceanico - Subduzione e formazione delle fosse oceaniche

- Obduzione e serie ofiolitiche - Sistemi arco-fossa: struttura (fossa oceanica, intervallo arco-fossa, arco vulcanico e zona di retroarco) ed esempi - Meccanismi di orogenesi (da

attivazione, da collisione e per accrescimento crostale) - Anomalie magnetiche e loro distribuzione nei fondi oceanici e sui continenti

- Relazione tra l’età dei sedimenti che poggiano sul fondo oceanico e la distanza dalla dorsale

- Flusso di calore in corrispondenza delle dorsali oceaniche

- Rapporto età-profondità della crosta oceanica

- Caratteristiche delle faglie trasformi - Formazione di arcipelaghi in corrispondenza dei punti caldi Applicare le

conoscenze acquisite a situazioni della vita reale, anche per porsi in modo critico e consapevole di fronte ai temi di carattere scientifico e tecnologico della società attuale

Spiega origine e distribuzione delle risorse minerarie ed energetiche e discute potenzialità e rischi legati al loro sfruttamento

- Utilizza la teoria della Tettonica delle placche per interpretare origine e distribuzione dei giacimenti minerari e dei giacimenti di combustibili fossili

- Illustra le possibili applicazioni dell’energia geotermica e ne motiva l’esistenza utilizzando la teoria della Tettonica

- Confronta l’impatto ambientale dell’energia geotermica e termo- elettrica

- Correlazione tra giacimenti minerari e dinamica endogena

- Definizione, tipologie e origine dei combustibili fossili; trappole petrolifere;

problemi connessi all’uso dei combustibili fossili

- Definizione e origine dell’energia geotermica, sue applicazioni (produzione di energia elettrica e riscaldamento) e problemi ambientali connessi al suo sfruttamento

(19)

Terra: l’atmosfera e le sue interazioni

Competenze Abilità Indicatori Contenuti

Effettuare connessioni logiche, riconoscere o stabilire relazioni

Individua le relazioni tra i compartimenti del pianeta Terra

Individua i processi naturali innescati e alimentati

dall’energia solare

Individua le relazioni di causa- effetto tra i diversi fenomeni

meteorologici

- Elenca e descrive i fattori che mettono in relazione i compartimenti del pianeta Terra

- Elenca e descrive i processi naturali innescati e alimentati dall’energia solare

- Elenca i fattori che influenzano la pressione atmosferica e ne descrive gli effetti

- Correla il gradiente barico alla genesi dei venti

- Correla l’umidità e le condizioni ambientali (temperatura e pressione) ai fenomeni di condensazione

- Distingue e confronta diversi tipi di precipitazioni

- Correla le differenze di temperatura, umidità e pressione delle masse d’aria alla formazione delle perturbazioni

- Cenni sui fattori che mettono in relazione i compartimenti del pianeta Terra: reattività dell’atmosfera, ciclo delle rocce e formazione del suolo, influenza della Luna, presenza di organismi viventi, distribuzione dei nutrienti grazie ai moti dell’idrosfera

- Cicli biogeochimici: ciclo dell’acqua, ciclo del carbonio, ciclo dell’azoto, ciclo dello zolfo, ciclo del fosforo

- Produttività netta e lorda, correlazione tra produttività e insolazione (latitudine);

correlazione tra clima e insolazione (latitudine); correlazione tra venti e correnti e insolazione (latitudine);

- Pressione atmosferica, celle convettive, effetti dell’altitudine, della temperatura e dell’umidità sulla pressione atmosferica - Aree cicloniche e anticicloniche, gradiente barico; vento, anemometri e anemoscopi

- Umidità assoluta, umidità relativa, saturazione, punto di rugiada;

meccanismo di formazione della nebbia, delle nuvole e della rugiada

- Caratteristiche e meccanismo di formazione di pioggia, grandine e neve - Concetti di fronte freddo, fronte caldo, fronte occluso e fronte stazionario;

meccanismo di formazione di un ciclone delle medie latitudini

- Cicloni tropicali e tornado: descrizione, differenze e meccanismo di formazione Formulare

ipotesi, risolvere problemi e trarre

conclusioni in base all’analisi dei dati

Interpreta una carta del tempo

meteorologico

- Distingue le aree anticicloniche e cicloniche su una carta del tempo e le associa alla stabilità o instabilità del tempo meteorologico

- Su una carta del tempo meteorologico, distingue tra le perturbazioni in corso quelle destinate a estinguersi in breve (associandole alla presenza di un fronte occluso) e quelle in sviluppo (associandole alla presenza di fronte caldo e fronte freddo)

- Simboli delle carte del tempo meteorologico: isobare, saccature, promontori, fronte caldo, fronte freddo, fronte occluso e fronte stazionario

segue

(20)

Competenze Abilità Indicatori Contenuti Applicare le

conoscenze acquisite a situazioni della vita reale, anche per porsi in modo critico e consapevole di fronte ai temi di carattere scientifico e tecnologico della società attuale

Analizza in modo critico il fenomeno dell’inquinamento, discutendone le cause, le possibili conseguenze e le possibili strategie risolutive, anche con riferimento agli accordi internazionali Analizza in modo critico l’importanza della biodiversità e l’opportunità della sua salvaguardia

- Illustra cause e conseguenze dell’inquinamento, possibili strategie risolutive, scopi degli accordi internazionali sul clima

- Illustra il concetto di biodiversità, ne descrive la fragilità, l’importanza dal punto di vista ecologico ed economico e la possibile

salvaguardia attraverso strategie di conservazione e sviluppo sostenibile

- Inquinamento atmosferico: incremento delle emissioni di CO2, incremento dell’effetto serra, riscaldamento globale e suoi effetti, accordi internazionali sul clima; uso di combustibili fossili e piogge acide

- Inquinamento delle acque:

eutrofizzazione

- Contenuti della valutazione degli ecosistemi del millennio (conversione dell’uso del suolo, perdita degli ecosistemi acquatici ecc.)

- Confronto di produttività tra ecosistemi gestiti in modo intensivo ed ecosistemi gestiti in modo sostenibile

- Significato e importanza della biodiversità

- Scopi e strumenti della biologia della conservazione

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