Dalle arti magiche ….alla scienza: un cammino lento e difficoltoso

Cari primini…sempre più vicini;-) questo post è dedicato a voi che state per iniziare il percorso triennale di studi (possono ovviamente attingervi anche gli alunni delle classi successive e i visitatori interessati). Ho pensato di preparare una panoramica da sottoporvi all’inizio dell’anno scolastico affinché vi rendiate conto che il cammino della moderna scienza è stato lungo, incerto e difficoltoso.

Il bisogno di comprendere i fenomeni naturali portò i nostri antenati a creare miti e leggende, che, compensando la scarsa conoscenza che essi avevano del mondo, giustificavano gli eventi inspiegabili che avvenivano in natura. Si svilupparono così le “arti magiche”.
Ancora oggi presso alcune tribù primitive, i cosiddetti “stregoni”impersonano l’uomo di scienza; con le loro “magie”, essi curano gli ammalati e interpretano i fenomeni naturali, cercando di modificarli.

Una prima “vera scienza” nasce presso due antiche civiltà, quella dei Sumeri e quella degli Egizi.
Iniziò, infatti, con questi due popoli lo studio dell’astronomia, dell’anatomia umana e della medicina.

Ben presto, l’uomo non si accontentò più di osservare fatti e fenomeni soltanto per risolvere problemi pratici, ma sentì l’esigenza di dare delle spiegazioni ai diversi fenomeni osservati senza dover ricorrere alla magia o alla mitologia.
Fino al Rinascimento, comunque, scienza e magia convissero e, accanto agli scienziati, fiorirono astrologi, guaritori e alchimisti.

Il vero padre della moderna scienza sperimentale fu Galileo Galilei, che diede avvio al metodo sperimentale dell’indagine scientifica.
Galileo Galilei, nato a Pisa nel 1564 e morto ad Arcetri nel 1642, ha il merito di aver introdotto un nuovo modo di procedere nello studio della natura; a lui si deve infatti l’uso della sperimentazione come mezzo di interpretazione dei fenomeni (dal greco fainomai= apparire, manifestarsi, in scienza con il termine “fenomeno”si intende qualsiasi evento  che si manifesti in natura).
Compito dello scienziato per Galileo, è osservare il fenomeno, riprodurlo con un esperimento adatto, ripeterlo più volte, ricavare la legge matematica (parleremo anche di questo) che lo regola e predisporre nuovi esperimenti per verificare tale legge; una volta verificata la legge, occorre ricavarne con metodo deduttivo le logiche conseguenze, da verificare a loro volta sperimentalmente.

Il metodo sperimentale galileiano consta di quattro fasi; ripercorriamole usando le stesse parole di Galileo Glilei.

• La prima fase è l’osservazione del fenomeno, la sensata esperienza, come dice Galileo, che richiama alla nostra mente le conoscenze di un particolare gruppo di fenomeni, ma non ci dà ancora la legge.
• Dalla “sensata esperienza”, si passa all’assioma, secondo l’espressione di Galileo, ovvero all’ipotesi di lavoro: è questo il momento fondamentale della scoperta, che scaturisce dall’osservazione critica della “sensata esperienza” con un processo di creazione e di intuizione.
• Segue la terza fase, che Galileo chiama il progresso matematico: si tratta delle deduzioni logiche che si traggono dall’ipotesi di lavoro scelta. Ma la conclusione matematica si adatta al fenomeno?
• Il quarto momento della sperimentazione galileiana è il cimento sperimentale o lavoro sperimentale, a prova e conferma di quanto ipotizzato e dedotto.

Siamo così giunti alla moderna scienza sperimentale, una scienza che ormai abbraccia conoscenze talmente varie e vaste che non si parla più di scienza, ma di scienze e delle loro diverse branche, ciascuna delle quali si occupa di un settore ben preciso. Abbiamo infatti la fisica, la chimica, l’astronomia, la biologia, la geologia, l’ecologia, l’etologia, la geofisica e la meteorologia.











            









        








Nel corso del triennio, tratteremo argomenti inerenti i settori sopra richiamati e ricorreremo il più possibile al metodo sperimentale .

A presto!


Bibliografia essenziale: “La materia e la natura”, Gilda Flaccavento e Nunzio Romano, Fabbri Editori

Perchè scomparvero i dinosauri?

Cari ragazzi delle future classi seconde A e B, se vi trovate a passare dal blog, leggete con attenzione quanto seguirà. Successivamente postate, mediante i commenti, tutti i dubbi, le domande o le curiosità che vi verranno in mente, a cui proverò a rispondere sul blog.
In ogni caso, discuteremo l’argomento al rientro dalle vacanze estive.


Se qualcuno accede al blog, passi gentilmente parola ai compagni perché nei prossimi giorni posterò altri materiali pensati specificamente per voi.


La scomparsa improvvisa  dei dinosauri è ancora oggi avvolta nel mistero.
Diverse sono state le ipotesi: cambiamenti improvvisi del clima con modifica sostanziale dell’ambiente, squilibri fra dinosauri carnivori ed erbivori, presenza di piccoli mammiferi divoratori di uova di dinosauri…


Alcuni fossili ritrovati recentemente in Cina hanno riproposto l’interrogativo: perché morirono i giganti della preistoria? E perché, con essi, sono spariti dal 50 al 75% degli organismi viventi presenti allora sul nostro pianeta?


Circa 100 milioni di anni fa, i dinosauri erano i dominatori della Terra; tra questi esseri giganteschi ricordiamo: il brontosauro, lungo 20 metri e pesante 30 tonnellate, dotato di quattro enormi zampe e di un collo lunghissimo; il pacifico diplodoco, lungo 30 metri,un mite erbivoro come l’immenso brachiosauro, alto 12 metri. Essi erano prede di feroci e immensi carnivori quali l’allosauro, bipede alto 10 metri, e il tirannosauro, lungo 15 metri, il più grande e terribile carnivoro di tutti i tempi. E, accanto a questi, migliaia di specie di dinosauri di tutte le forme e taglie: dall’idrosauro dal becco d’anitra al triceratopo, un carro armato vivente, corazzato da immense placche ossee e provvisto di corna acuminate. E, ancora, coccodrilli lunghi fino a 18 metri e rettili volanti, gli pterosauri, con un’apertura alare fino a 8 metri. I mari erano popolati dagli ittiosauri e dagli elasmosauri, lunghi 15 metri e con il collo lungo  9 metri.



L'immagine che vedete sopra è tratta dal seguente indirizzo, dove potete reperire interessanti informazioni.


Che cosa è accaduto 65 milioni di anni fa? Si parla di un’ipotesi catastrofica, che ha interessato la vita sull’intero pianeta, una catastrofe cosmica, che ha rischiato di distruggere per sempre la biosfera.


L’ipotesi oggi più accettata tra i “catastrofisti” è quella di una collisione con un oggetto celeste: una cometa, un asteroide, un “oggetto apollo”(una di quelle grosse rocce che rotolano pericolosamente nello spazio nei dintorni della Terra).



                               Immagine sull'ipotesi di collisione



Vediamo come lo scienziato e divulgatore Nigel Calder ricostruisce l’evento.

“Un oggetto apollo urta la Terra 65 milioni di anni fa. Aveva un diametro di 10 chilometri. Nell’impatto viene scagliato nell’atmosfera del materiale pari a 100 volte il peso dell’oggetto. I detriti coprono il cielo, accecano il Sole. Ci vogliono anni per dissipare la nube, almeno quattro, quattro anni di buio totale. Prive di luce solare, piante ed erbe non crescono. Probabilmente sopravvivono solo gli animali capaci di frugare nel fango, cibandosi dei resti putrefatti  di piante e altri animali. L’onda d’urto è tale da far scoppiare i polmoni anche a centinaia di chilometri di distanza. Se l’oggetto è piombato in mare, onde di marea alte come  grattacieli spazzano la Terra. I giganteschi dinosauri sono probabilmente rimasti uccisi dall’onda d’urto propagatasi in tutto il mondo. E i sopravvissuti devono aver affrontato una lenta morte per fame, resi sordi dall’onda d’urto e ciechi dal buio totale, impensabile per noi……..”

E  Walter Alvarez, un geologo dell’università di Berkley, fornisce una prova dell’impatto, trovata in Italia nei pressi di Gubbio. E’ un sottile strato di argilla, dove la quantità di un minerale chiamato iridio, rarissimo sulla Terra, ma presente in quantità elevata nei corpi celesti  come meteoriti o asteroidi , è almeno trenta volte maggiore del normale dosaggio terrestre.



(Come suggerito in un commento da M. Teresa Bianchi, gli studi a Gubbio continuano).

L’impatto c’è stato, “ed è purtroppo un evento sicuramente ciclico”, afferma l’astronomo Richard Muller, sostenitore della teoria secondo cui la colpa è della stella assassina Nemesis , una presunta compagna del Sole che ancora nessuno è riuscito a vedere. Nemesis avrebbe un periodo di rivoluzione di 26 milioni di anni: giunta al suo afelio, nel punto più lontano dal Sole, il suo moto altererebbe il campo gravitazionale della nube di Oort, un anello di comete. Dall’anello così perturbato partirebbero sciami di comete: almeno un milione. E alcune di esse cadrebbero inevitabilmente sulla Terra.

Immagine della Nube di Oort

Altri ancora, come i canadesi V. A. Huges e D. Routledge, ritengono invece che la “catastrofe celeste” responsabile della morte dei dinosauri sia dovuta all’esplosione di una supernova: un “uragano invisibile” avrebbe, 65 milioni di anni fa, spazzato la Terra con un mortale vento di radiazioni X , ultraviolette e di particelle ad alta energia.

Immagine della Supernova SN 1994D

Probabilmente, queste non saranno le ultime ipotesi, ma su un punto gli scienziati sono tutti d’accordo: la catastrofe di 65 milioni di anni fa ha sicuramente prodotto qualcosa di positivo.
Un timido animaletto, che da tempi immemorabili viveva acquattato nelle caverne e negli anfratti di un mondo dominato dai giganteschi rettili, esce finalmente alla luce del Sole, passando indenne attraverso la catastrofe.
E’ il primo mammifero: con lui , distrutti dal cielo i possenti rettili, inizia la storia dell’evoluzione che porta all’uomo!


Bibliografia essenziale: “La materia e la natura”, Gilda Flaccavento e Nunzio Romano, Fabbri Editori


A presto

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DAL SITO DELLA MAESTRAMAYA


I DINOSAURI


APPROFONDIMENTI

Temperatura E Calore: Intervista alla classe

Nell'intervista alla classe, presentata di seguito, ciascun allievo ha espresso liberamente la sua idea estemporanea sul modello particellare.

Lo scopo dell'intervista è quello di far emergere, oltre alle prime costruzioni mentali sulla questione, anche le eventuali conoscenze acquisite in ambiti diversi e le possibili idee errate, per poterle correggere prima che diventino radicate.

IL MODELLO PARTICELLARE DELLA MATERIA: Indagine a ‘ruota libera’

La richiesta, molto semplicemente, è stata:
“ Descrivi, a parole o con schemi e disegni, la tua ‘idea’ delle particelle, anche sulla base dei fenomeni studiati e/o di quanto hai appreso indirettamente da libri o altri ambiti”.

La richiesta ha subito innescato un gran fermento nei ragazzi, che individualmente hanno fornito per iscritto le loro risposte.

Ho raccolto i fogli e letto, in classe, ad alta voce i singoli contributi.
Successivamente, ne abbiamo discusso collettivamente e abbiamo ricercato  una possibile mediazione di un modello unico e condiviso da tutti o, almeno, dalla maggioranza.

Ne è scaturita una "summa" sulle ‘caratteristiche’ delle particelle materiali, che è stata scritta dai ragazzi e documentata alla fine delle loro relazioni.

Dalla prossima volta realizzeremo degli esperimenti, che interpreteremo alla luce dell’ipotesi particellare fatta e, mediante i quali, cercheremo di trovare conferma circa la ‘bonta’ di tale ipotesi, confrontando il ‘modello’ particellare con i dati sperimentali ottenuti e la loro coerenza con quello.

Non sono state riportate tutte le descrizioni fornite dai ragazzi perché alcune erano simili.

Quelle selezionate, sono ‘grezze’ come i ragazzi le hanno prodotte, per rendere al massimo la spontaneità e l’ingenuità del loro pensiero.

GRUPPO ‘Gli avvoltoi’.
Pensando ai passaggi di stato dell'acqua, abbiamo immaginato un possibile modello particellare della materia, che ne riesca a spiegare gli stati fisici e i passaggi di stato.

 Abbiamo preso in considerazione i seguenti aspetti:
1. Immaginare fisicamente le particelle.
2. Se si muovono, se sono ferme.
3. Se sono vicine, se sono lontane.
4. Se sono continue, se sono sparse.
5. Sappiamo già che le particelle non si possono vedere con il microscopio ottico ed elettronico.

STATO SOLIDO
Le particelle, nello  stato solido, sono vicine, continue e potrebbero essere  ferme, ma secondo noi si scambiano di posto molto spesso.

STATO LIQUIDO
Nello stato liquido, le particelle sono lontane, si muovono e sono sparse a gruppi.

STATO AERIFORME
Quando passano allo stato aeriforme, le particelle si muovono molto e si disperdono, sono lontane fra loro e sono sparse.

FORMA DELLE PARTICELLE
Una particella è diversa da un'altra, quindi ogni particella ha una forma diversa però il colore è uguale, a parte alcune eccezioni.

GRUPPO "The Draimy"



GRUPPO "THE MAGNIFIC"

• Le particelle della materia solida, secondo noi, sono ferme, sono vicine e sparse nel loro ordine. Le immaginiamo molto piccole e quasi completamente attaccate.
• Le particelle della materia liquida si muovono più rapidamente, sono più lontane e continue. Le immaginiamo grigie e larghe.
• Le particelle della materia aeriforme si muovono, sono abbastanza lontane e sparse. Le immaginiamo sempre piccolissime.



IPOTESI DI R. C.
Per me le particelle sono di forma ovale, si muovono in ogni stato fisico, ma in diverso modo: nel solido di meno, nel liquido sono più libere e nell'aeriforme sono libere completamente.

Anche la distanza tra di esse cambia a seconda dello stato fisico: nei solidi sono più compatte, nei liquidi un po' di meno e nello stato aeriforme sono libere. In ogni stato sono continue e sub - microscopiche.

Rappresentazione grafica

IPOTESI DI G. F.
Secondo me le particelle  sono come delle sferette, unite tra loro da una specie di filo elastico, che permette ad esse di muoversi consentendo così i vari cambiamenti di stato.

Nella loro distribuzione sono, in alcuni casi, sparse come nello stato aeriforme, un po’ meno in quello liquido e continue nello stato solido.

Le particelle sono sub - microscopiche, cioè  non si possono osservare con i microscopi ottici ed elettronici; esse compiono i vari cambiamenti di stato, da solido a liquido, ovvero la fusione, e da liquido a quello aeriforme, ovvero l'evaporazione.

IPOTESI DI K.S.

IPOTESI DI V. V.
Le particelle potrebbero essere sferiche, legate tra loro da minuscoli filamenti elastici, che si allentano e si restringono quando queste si avvicinano o si allontanano.

Questi legami, essendo "elastici" permettono le oscillazioni delle particelle, che non sono statiche, ma si muovono nella materia.
Sono vicine tra loro quando lo stato è solido, sono abbastanza distanti allo stato liquido e lontane in quello aeriforme.

Durante i cambiamenti di stato i loro mutamenti sono graduali. Me le immagino raggruppate in piccole forme geometriche sparse qua e là.
Non si possono vedere né al microscopio ottico, né con quello elettronico; sono quindi sub - microscopiche.


Queste ipotesi sono scaturite dalle riflessioni sugli stati della materia e sui passaggi di stato dell’acqua, affrontati sperimentalmente dai ragazzi, in prima media.

Nel prossimo post, sarà presentato il modello particellare della materia ipotizzato dagli alunni dopo il confronto collettivo.

Alla prossima!

Dall'ambiente all'ecosistema

Riprendo con la pubblicazione delle unità di apprendimento per i colleghi docenti. L'unità in oggetto è stata realizzata con la finalità di far comprendere all'unno che un ecosistema è l’insieme delle relazioni, degli scambi, dei legami esistenti tra gli animali, i vegetali e i fattori abiotici di un ambiente.

Con la presente unità di apprendimento, si intende continuare nello studio del concetto di ambiente naturale, che è già stato affrontato in un post precedente,  illustrando  un’ipotesi di percorso costituita da una serie di attività laboratoriali  adattabili liberamente e flessibilmente  ai propri contesti e realtà di riferimento.  

Il contributo in formato .pdf, scaricabile a questa pagina, è stato pubblicato, come i precedenti, sulla rivista Scuola e Didattica.

Per qualunque osservazione e richiesta di chiarimento, potete lasciare un commento a questo post.

Buona consultazione.

Dalla percezione del tempo alla sua misura

Inserisco tra un post e l'altro, dedicati all'esperienza su Temperatura e Calore, alcune idee operative che mi sono frullate per la testa circa la "Percezione del tempo e la sua misura", argomento non facile nemmeno questo perchè la  nostra idea di tempo nasce dal fatto che la realtà è in continuo divenire. Accorgersi però dei cambiamenti e trovare dei modi per descriverli è molto arduo. Spesso siamo costretti a ragionare per indizi e a fare ricorso all'immaginazione per poter ricostruire avvenimenti e colmare le fasi di cui non abbiamo diretta esperienza.

E' opportuno far riflettere i ragazzi sui quotidiani fenomeni naturali, come l'alba e il tramonto, per fare rilevare la regolarità del loro alternarsi. Potranno così individuare cosa resta costante e preserva identità.

Si farà osservare l'ombra di un albero e/o la propria ombra, nell'arco della giornata, registrandone la variazione al mattino, mezzogiorno, metà pomeriggio, guidando gli allievi a porsi domande sulle cause che la determinano. Questo fenomeno può essere sfruttato per regolarsi sul trascorrere del tempo.

Si può proporre ai ragazzi di realizzare un interessante strumento, la meridiana, che sfrutta la variazione dell'ombra nell'arco della giornata. Sono sufficienti una base di pongo o das di 3 mm di spessore, forbici, colla, stecchino, carboncino, righello e matita. Se si realizza una meridiana  a doppio quadrante, questa ha il vantaggio di non dover essere orientata con la bussola, ma è difficile regolarla intorno alle ore 12, perciò è consigliabile cominciare ad usarla intorno alle 10 o dopo le 14.

Quando i due gnomoni, quello triangolare e quello sottile, segnano, ciascuno sul proprio quadrante, la stessa ora per mezzo delle due ombre, si può star certi che quella indicata è la vera ora solare in un dato luogo.

Si farà svolgere il seguente esercizio per visualizzare come ciascun ragazzo trascorre le 24 ore della giornata.

"Completa la tabella"

N° ore	Dedicate a…
.....	Pasti
.....	Scuola
.....	Sonno
.....	Gioco
.....	Sport
.....	Studio

 La continuazione nel prossimo post.

Temperatura E Calore: La scatola nera

Nel post precedente, eravamo rimasti alla necessità di ricercare un modello applicabile al nostro problema ovvero in grado di consentire previsioni circa l'ipotesi particellare della materia.

Sollecito i ragazzi a riflettere su cosa potrebbe essere un semplice modello, facendo passare di mano in mano un  barattolo chiuso, contenente acqua , senza che loro siano a conoscenza del contenuto.

Li invito ad indovinare cosa può esserci dentro.

Tutti rispondono che si tratta con certezza di un liquido, dallo sciacquio che percepiscono. Ma non possono prevedere altro, non riuscendo, ovviamente, a rilevarne né l’odore né il sapore.
Però, dato che sicuramente è un liquido, se forassero il barattolo, esso sgocciolerebbe fuori.

Quindi, da questo semplice modello (che il barattolo contiene un liquido) possiamo fare una previsione: la fuoriuscita del liquido se si fora il barattolo. Nessun particolare del modello ci ha fatto capire di che tipo di liquido si tratti.

Allora potrebbe funzionare nella stessa maniera un modello particellare della materia! Perché no?

I ragazzi sono combattuti.  A qusto punto annuncio che  faremo un esperimento un po’ più complicato di quello del barattolo: la scatola nera.

Li invito ad inventarsi un modello  per dare spiegazione del comportamento di una  “scatola nera “, dentro la quale metterò degli oggetti di cui dovranno indovinare l'identità. Le previsioni che faranno forse li potranno aiutare a comprendere meglio un modello della struttura particellare della materia.

Con i ragazzi sottolineo il fatto che la scatola è qualcosa di artificiale ma che potranno adoperarla per fare esperimenti, riflettere sui risultati ottenuti organizzandoli in un modello, che impiegheranno per fare previsioni (provando a verificarle) su altri esperimenti, fino a quando ne avranno voglia.

NOTA
La scatola nera è un modello conosciuto. Personalmente, l’ho appreso da una collega che insegna Chimica al biennio superiore, dove viene utilizzato, appunto, quando a proposito del modello atomico della materia, insieme ad altri modelli più complessi.
Ho pensato, che ad un livello semplificato, potesse essere impiegato con ragazzi più giovani e funzionare.

LA CONSEGNA:
Progettare e realizzare la scatola (una per ciascun gruppo, in cui inserirò personalmente degli oggetti sconosciuti che i ragazzi proveranno a indovinare) e fare tutti gli esperimenti che verranno in mente a ciascuno tranne quello di aprire la scatola, naturalmente.

METARIFLESSIONE PER I GRANDI: avere consapevolezza che il modello della scatola nera, come qualunque altro modello, è sempre “contaminato”, altrimenti cadremmo in una trappola su cui Calvino, più di 20 anni fa, scrisse delle belle parole che cito volentieri:

"Il modello è per definizione quello in cui non c’è niente da cambiare, quello che funziona alla perfezione; mentre la realtà vediamo bene che non funziona e si spappola da tutte le parti; dunque non resta che costringerla a prendere la forma del modello, con le buone o con le cattive.”

E’  chiaro come  i modelli, cui si riferisce Calvino, siano quelli pertinenti all’analisi e alla  descrizione delle dinamiche interattive sociali e più in genere umane, per comprenderne i comportamenti, ma credo che la citazione possa estendersi, con le differenze del caso, anche al nostro ambito di indagine.

Riporto di seguito l'esperienza originale, progettata e realizzata da uno dei gruppi di alunni.

ESPERIENZA CONDOTTA DA UNO DEI GRUPPI

SCOPO:
Scoprire cosa contiene la scatola e illustrare il modo in cui l'abbiamo costruita.

MATERIALE:
• colla
• scotch
• cartoncino nero
• forbici
• bastoncini da spiedo
• piccoli oggetti(da identificare)

PROCEDIMENTO:
• Abbiamo stabilito le dimensioni della scatola.
• Abbiamo ritagliato e piegato il cartone, lasciandone il necessario per un coperchio.
• Abbiamo costruito allo stesso modo anche quest'ultimo. Ci siamo ispirate alle scatole da scarpe e ne abbiamo costruita una simile.
• La professoressa ha infilato all'interno del contenitore dei piccoli oggetti(senza farceli vedere) e lo ha sigillato.
• Abbiamo fatto alcune supposizioni sul contenuto e scosso a lungo e in vari modi la scatola per sentirne il rumore.
• Abbiamo tentato di catturare un po' di materiale con uno  spiedo.

DATI SPERIMENTALI:
• Scatola: lunghezza 18 cm; spessore 10 cm; altezza 6 cm; stecchi da 20 cm.
• Coperchio:  lunghezza 18,5 cm; spessore 10,5 cm; altezza 3,5 cm.
• Rumore, rilevato con i sensi.

IPOTESI:
I rumori percepiti ci inducono a supporre la presenza di piccoli granelli (forse zucchero o sale ), di ferraglia (forse graffette o puntine da disegno), di plastica (elastici o pezzetti di biro). Il rumore è attutito da qualcosa, probabilmente cotone idrofilo.

RISULTATI OTTENUTI:
Abbiamo aperto la scatola per verificarne il contenuto, trovando:
• 1 graffetta
• 2 elastici piccoli
• 1 cerotto
• 1 puntina da disegno
• un po' di cotone idrofilo

VERIFICA DELL’IPOTESI E CONCLUSIONI : Le nostre supposizioni erano quasi esatte e quindi la scatola nera ha funzionato come strumento di previsione.

CONFRONTO DEI RISULTATI DEI VARI GRUPPI E DISCUSSIONE COLLETTIVA

Dopo che i gruppi hanno completato l’esperimento della scatola  nera, noi ragazzi abbiamo discusso tutti insieme (la prof. ci ascoltava pronta ad intervenire su nostra richiesta oppure quando era necessario raddrizzare qualche ragionamento che trasbordava o a frenare qualche volo troppo alto di fantasia) i risultati , dopo averli confrontati, di quello che all’inizio  ci era parso un gioco.

Ma “giocando” siamo arrivati a comprendere che, come la scatola nera ha funzionato da modello per fare delle previsioni anche se eravamo all’oscuro del suo contenuto, nello stesso modo possiamo costruirci un modello “particellare” che possa spiegare i fenomeni che abbiamo osservato sperimentalmente sugli stati della materia e sulle sue trasformazioni di stato fisico, anche se non siamo in grado di osservare le particelle medesime.

E’ quanto proveremo a fare le prossime volte, così ha detto la prof.

L'immagine, che vedete, è il modello della scatola nera  realizzato dal gruppo.

Allora,  cari visitatori, al prossimo post! Rimanete sintonizzati!

Temperatura & Calore: alla ricerca di uno stimolo iniziale

In attesa che si faccia sera per partire...le valigie sono già pronte e la macchina pure, continuo con la narrazione dell'esperienza su Temperatura e Calore, accogliendo la richiesta di Ruben e Artemisia;-).

Tenete d'occhio la mappa di sintesi, che trovate nel post precedente, per orientarvi nel percorso.

ALLA RICERCA DI  UNO STIMOLO INIZIALE

Non è stato facile trovare il modo di introdurre l’approccio microscopico nonostante all’epoca della programmazione dell’attività sembrasse abbastanza chiaro come procedere.

Ho dovuto mediare due istanze:

- non rischiare la caduta di interesse da parte dei ragazzi, riproponendo situazioni già affrontate;
- trovare un modo scientificamente corretto di affrontare il problema.

Quindi, per riprendere gli argomenti, non mi sono affidata al classico ripasso ma ho pensato di ricorrere al video proiettore e al computer per far rivedere ai ragazzi il lavoro sperimentale da loro svolto in precedenza e farli riflettere sui comportamenti già osservati, sperando che da qualcuno venisse fuori "una magica domanda".

L’aspettativa è stata premiata grazie a un allievo:

“Prof., ma perché lo sciroppo di amarena si diffonde più rapidamente nel becker con l’acqua calda mentre nel becker freddo la macchia  rossa ci mette tanto a disfarsi e dobbiamo rimescolare con un cucchiaio per fare prima?”

Stavamo, naturalmente, rivedendo il fenomeno della diffusione dello sciroppo di amarena nell’acqua.

E subito un altro alunno:

“A me piacerebbe capire come fa il sale a sciogliersi nell’acqua e pure lo zucchero, anzi nel caffè bollente lo zucchero si scioglie quasi senza bisogno di rimescolare” .

LA DISCUSSIONE

Le domande diventavano sempre di più e più pressanti.
Dato che il come lo avevano bene osservato a suo tempo, li ho invitati a tentare di fare delle ipotesi sul perché di quanto man mano rivedevano con il video proiettore + computer.

Un'alunna, piuttosto studiosa e sveglia, esordisce:

“Per me il trucco sta negli atomi e nelle molecole, che formano la materia. L’ho letto   bene nel libro di Fisica di mia sorella, che va al superiore. Ci sono anche i disegni, io li ho visti”.

Immediata la reazione di una compagna:

“Eccola lei! Ha visto i disegni! Ma li hai visti dal vero questi atomi?

E la prima replica ancora che non si possono vedere, lo ha letto proprio bene, tanto sono piccoli, nemmeno con il microscopio elettronico, quello che usano all’ ASL  e che ti fa vedere gli organuli del citoplasma delle cellule.

A questo punto vengo assalita da un coro: “E’ vero, prof., quello che dice Valeria?”

I ragazzi vogliono delle conferme e sono costretta  a rispondere che quanto afferma la compagna è vero, tuttavia stentano a fidarsi dell'esistenza di ciò che non possono  osservare direttamente.

Li faccio riflettere su  quanto, tempo prima al laboratorio chimico dell’ITIS di Faenza, avevano osservato al potente microscopio ottico, in dotazione: minutissimi cristallini di solfato di rame o dello stesso cloruro di sodio avevano delle forme geometriche regolari e sfaccettate, non rilevabili ad occhio nudo.

Le particelle del solfato di rame o del cloruro di sodio si dispongono a livello microscopico, anche se noi non le vediamo, secondo le medesime configurazioni osservate macroscopicamente (non parliamo ancora del reticolo cristallino).

Si affaccia l’ipotesi particellare della materia, ma non mi sembrano molto convinti!
Conveniamo, comunque, di parlare di particelle di materia, tanto ma tanto piccole da non potersi nemmeno osservare con il microscopio elettronico!

A CACCIA DELLE PARTICELLE E RICERCA DI UN POSSIBILE MODELLO PER LA STRUTTURA  PARTICELLARE DELLA MATERIA

Induco i ragazzi a riflettere che dobbiamo crearci un’immagine mentale, una specie di modello della struttura particellare della materia, che riesca a dare ragione dei fenomeni già osservati e che permetta di fare previsioni, che poi proveremo a verificare.

I ragazzi sono perplessi, mi confessano che stentano a credere nell'esistenza di queste particelle, cioè delle invisibili parti di materia ma sempre parti e quindi staccate fra di loro.

Un alunno, a questo punto, osserva: "E allora com’è che una sbarra di ferro, la lavagna o l’acqua o il rumore dell’aria che esce da qualcosa che si sgonfia sono tutti "interi"?

Insisto sul fatto che dobbiamo crearci un modello materiale........

Saprete il seguito al prossimo post, se vi interessa of course.

Temperatura & Calore: il problema particellare della materia

Con questo post, inizia la pubblicazione di un tema  "hard" dal punto di vista didattico sia per la sua complessità che per il suo estremo grado di astrazione, che costituisce, quest'ultimo, un limite alla comprensione da parte di giovani alunni.

Se l'argomento è, infatti, di non facile approccio per gli studenti delle superiori e nemmeno all'università, ve lo assicuro per averlo sperimentato personalmente( la mia specializzazione è proprio in Fisica delle particelle elementari), immaginate quanto possa esserlo alla scuola secondaria di 1° grado.

Ho pensato, quindi, di condividere con i  colleghi di Scienze, eventualmente interessati, i risultati di un'esperienza, condotta qualche hanno fa con una mia allora classe 2° media, che potrebbero tornare utili.

Ecco di cosa si tratta.

ARGOMENTO: "Temperatura, Calore e il problema dela struttura particellare della materia"

• ALUNNI DESTINATARI: classe 2° media
• PERIODO DI TRATTAZIONE: da marzo a giugno dell'anno di riferimento, per due ore settimanali.

RIFLESSIONI PRELIMINARI SUGLI ASPETTI DIDATTICI CONNESSI CON L’INTRODUZIONE DEL MODELLO PARTICELLARE

L’introduzione del modello particellare ingenera, molto spesso, negli studenti idee concettualmente errate che, spesso, rischiano di assumere un carattere permanente e/o che sono difficili da rimuovere in seguito.

Pertanto, la finalità del lavoro in oggetto è quella di affrontare l’argomento sulla base dei concetti che sono effettivamente alla portata dei ragazzi di questa età, esaminando alcune applicazioni di diffuso interesse didattico e tentando di mettere in rilievo alcune frequenti idee errate.

In tale quadro di riferimento, i concetti di temperatura e calore possono fornire un concreto apporto alla comprensione del modello sotto l’aspetto microscopico, che è poi, come sappiamo, quello più difficile da comprendere per il suo alto grado di astrazione legato alla impossibilità di una osservazione diretta.

Inoltre, gli stessi concetti di temperatura e calore possono essere utilmente affrontati e approfonditi creando le basi adeguate per la comprensione della loro esatta natura e differenza, che a volte non risultano, invece, di chiara comprensione.

I problemi didattici, da affrontare, sono sicuramente non lievi per cui sorge spontaneo chiedersi se sia o no opportuno presentare ad allievi di scuola media il modello particellare della materia.

Personalmente, credo che, avendo posto in prima le necessarie basi sperimentali, il modello particellare risulti proponibile, con le dovute cautele a partire dalla seconda.

Naturalmente, tale modello non deve essere affrontato in un singolo episodio didattico ma essere ripreso, integrato e precisato nel tempo secondo le accresciute capacità mentali degli allievi. Soltanto in tal modo si può sperare che questi possano maturare una corretta integrazione tra modello e realtà prevenendo il consolidamento di idee errate.

NOTA
Non si farà riferimento ad atomi o molecole né tantomeno si parlerà della loro struttura. Si intenderà riferirsi, con il termine particelle, semplicemente a piccolissime parti di materia, tanto piccole da non potersi rilevare neanche con il microscopio elettronico.

PREREQUISITI E COMPETENZE PREGRESSE

La classe 2°, destinataria della sperimentazione, aveva già affrontato  in prima gli stati fisici della materia e lavorato sulla tematica dell’acqua, delle sue proprietà e dei suoi cambiamenti di stato.

Aveva sperimentato l’approccio fenomenologico alle questioni scientifiche suddette ed ha avuto a che fare con la temperatura e il calore trattando appunto i passaggi di stato fisico dell’acqua.

Aveva osservato come la temperatura rimanga costante, durante la trasformazione, fino a quando il cambiamento di stato, qualunque esso sia, non abbia interessato tutta l’acqua presa in una ben determinata quantità. Aveva  costruito tabelle di rilevamento dati  temperatura/tempo per l’ebollizione dell’acqua e per la fusione del ghiaccio, realizzando i grafici corrispondenti.

Ecco la mappa del percorso sperimentale, i cui nodi saranno sviluppati nei post successivi.
Sarebbe interessante raccogliere i vostri commenti ai fini di un confronto costruttivo.

Al prossimo post.

Che cos'è l'ambiente?

E' la domanda alla quale l'unità di apprendimento, che trovate a questo link,  cerca di fornire una risposta.

L'alunno è guidato ad acquisire consapevolezza del fatto che parlare di ambiente vuol dire, prima di tutto, circoscrivere un determinato spazio e quindi descrivere le caratteristiche determinate dall'insieme degli elementi o fattori che vi si trovano.

L'unità di apprendimento  illustra diverse attività laboratoriali che possono essere proposte in classe, adattandole con flessibilità al proprio contesto. Sono, inoltre, suggerite risorse internet, video e testuali per gli approfondimenti disciplinari e interdisciplinari.

Il percorso apprenditivo si conclude con una mappa concettuale di sintesi sull'ambiente. Sono forniti, infine, un compito per la verifica dell'apprendimento ed una checklist per l'autovalutazione dell'alunno.

Il documento, come al solito, è una mio lavoro pubblicato sulla rivista Scuola e Didattica, Editrice La Scuola - Brescia.

Non vi resta che scaricare e.....buona consultazione!

Il ciclo vitale delle piante.

Continua, a richiesta, la pubblicazione delle unità di apprendimento per i docenti. Quello di oggi è  un contributo  sempre da me redatto  per la rivista Scuola e Didattica, come gli altri che seguiranno.

Tovate l'unità di apprendimento a questo link.

Buona consultazione

Un Learning Object sulla legge di Newton

Cari ragazzi, se vi trovate a leggere questa pagina troverete una bella notizia. Questa mattina mi hanno chiamata da scuola per informarmi che è finalmente arrivata la lavagna multimediale interattiva Smart Intervideo. Che bellezza!

Questo significa che il prossimo anno scolastico potremo utilizzarla insieme ai Learning Object in dotazione e ad altri. Magari imparerete con il tempo a realizzarne uno anche voi!

Che cosa ne dite l'idea vi attira? Per il momento posto, alla fine del post, un link  che vi porta dritto dritto ad un Learning Object, riguardante la legge fondamentale della dinamica o legge di Newton.

Il LO è stato realizzato da me per la parte progettuale, ovvero relativa ai contenuti sia teorici che multimediali, mentre è stato implementato dallo staff Garamond per la parte strettamente tecnica. Questo LO  è stato prodotto insieme a molti altri per il Progetto ministeriale @pprendere digitale.

Ma adesso basta non voglio annoiarvi. Andate al link e navigate il LO.

Mi raccomando accendete le casse acustiche e attivate l'icona tipo televisorino nella home.

A presto

Galileo Galilei - Encyclopedia channel

Ho inserito nella sidebar  un  interessante video su Galileo Galilei, preso da youtube, adattandolo alle dimensioni della colonna. Scrollate la pagina sino in fondo e gustatevelo.

(Nel frattempo il template originale è stato sostituito e il video...non c'è più!)

Buona visione