TRAGUARDI
Esplora e sperimenta, in laboratorio e all’aperto, lo svolgersi dei più comuni fenomeni, ne immagina e ne verifica le cause; ricerca soluzioni ai problemi, utilizzando le conoscenze acquisite.
Sviluppa semplici schematizzazioni e modellizzazioni di fatti e fenomeni ricorrendo, quando è il caso, a misure appropriate e a semplici formalizzazioni.
Ha curiosità e interesse verso i principali problemi legati all’uso della scienza nel campo dello sviluppo scientifico e tecnologico
OBIETTIVI DI APPRENDIMENTO
Sviluppare la capacità di osservare e di descrivere la realtà.
Individuare le caratteristiche di un sistema naturale e la loro variabilità. Saper formulare ipotesi da verificare sperimentalmente, progettare ed eseguire semplici esperimenti.
Saper individuare e descrivere le proprietà di una sostanza.
Riconoscere le proprietà e caratteristiche della materia anche attraverso semplici esperienze.
Saper lavorare all'interno di gruppi e saper discutere ed argomentare utilizzando il linguaggio specifico della scienza.
ATTIVITÀ
Impostare un'osservazione scientifica, secondo il criterio delle somiglianze e differenze nelle caratteristiche di semplici oggetti.
Conoscere le fasi del metodo sperimentale. Riconoscere una sostanza dall'aspetto e comportamento macroscopico.
Riconoscere sostanze solubili in acqua e sostanze non solubili e individuare alcune condizioni che influenzano la solubilità di una sostanza in acqua.
Riconoscere le principali proprietà dei corpi solidi, liquidi, granulari e gassosi.
Organizzare e produrre una relazione di tipo scientifico.
Imparare a progettare un semplice esperimento, scrivere e seguire un protocollo sperimentale, manipolare semplici strumenti di laboratorio.
IL PERCORSO
Si parte da attività che implicano l'utilizzo di oggetti di uso comune come delle serie di bicchieri, per osservare, individuare uguaglianze e differenze, classificare, condividere e fissare il significato di parole come “trasparente”, “incolore”, “colorato”, necessarie per una definizione di “soluzione” basata sull'osservazione.
Passando attraverso l'osservazione e la manipolazione di campioni, si arriva alla costruzione dei concetti di sostanza prima e di sostanza solida, liquida e polvere poi. Si arriva quindi a progettare un semplice esperimento che permetta di studiare il fenomeno della solubilità, da eseguire seguendo un protocollo sperimentale autoprodotto. Infine si progetta e si esegue un esperimento che dimostri la legge di conservazione della massa.
Per tutti gli argomenti trattati, si comincia focalizzando lo specifico tema che si intende affrontare (attraverso un breve testo scritto o attraverso la descrizione o la presentazione o ancora l’esecuzione da parte degli alunni di una esperienza). Segue un lavoro scritto individuale (su una scheda predisposta) in cui si invitano gli alunni a esprimere il loro punto di vista in relazione al tema preso in esame. Nella scheda che viene consegnata a ciascun alunno compare in maniera esplicita il compito che si vuole che venga eseguito. La consegna, in genere, consiste in domande specifiche,di cui bisogna curare con attenzione la formulazione per evitare ambiguità, a risposta aperta. Gli alunni, divisi in piccoli gruppi compilano un'altra scheda analoga a quella individuale o opportunamente modificata in base ai risultati ottenuti dai lavori precedenti in cui si chiede loro di confrontare le risposte individuali fornite e di tentare di giungere ad una formulazione unica condivisa: naturalmente, se permangono punti di vista differenti, questi debbono comparire nella relazione di gruppo. Infine i ragazzi sono incoraggiati a riflettere sui loro elaborati di gruppo e sul confronto con quelli individuali nella discussione di bilancio successiva, in cui viene chiesto loro di esporre e sintetizzare i contributi, di trovare eventuali discrepanze e di progettare una verifica per i casi dubbi. Ciascun gruppo, attraverso un rappresentante, riporta le proprie conclusioni e, quindi, gli alunni partecipano a una discussione generale. In questa fase l’insegnante, oltre a promuovere la partecipazione di tutta la classe, si impegna a fare emergere una sintesi dei risultati e a favorire la concettualizzazione. Contestualmente alla discussione potrebbero essere necessarie alcune considerazioni da parte del docente sul tema trattato per integrare i risultati cui sono giunti gli alunni con ulteriori informazioni e suggerimenti.
INTRODUZIONE AL PERCORSO
DESCRIZIONE
Si analizzano le preconoscenze dei ragazzi sul metodo scientifico e se ne discute costruendo alla lavagna un diagramma che ne rappresenti le varie fasi che gli alunni riproducono sul quaderno. Attenzione deve essere dedicata a far comprendere quel che si intende per ipotesi e sul perché è fondamentale l'osservazione.
Si fa un'introduzione l'unità didattica spiegandone finalità e metodi, in particolare va chiarito che la prima fase del percorso sarà interamente dedicata all'osservazione: "ognuno di noi sa osservare, ma siete sicuri di essere davvero capaci a farlo?"
Si somministra la scheda 1A
BICCHIERI
DESCRIZIONE
Si dispongono sulla cattedra 4 bicchieri numerati da 1 a 4, diversi tra loro nella forma, nelle dimensioni e nel materiale (plastica, vetro ecc...) ma tutti trasparenti e non colorati
Scheda individuale 1B: Osserva i bicchieri disposti sulla cattedra. In che cosa sono diversi dal tuo?In che cosa sono uguali?
Finito di compilare le schede si fa leggere brevemente quel che hanno scritto i ragazzi, quindi si aggiungono altri 4 bicchieri sulla cattedra, che vanno ad aggiungersi ai precedenti. I nuovi bicchieri sono numerati da 5 a 8 e sono diversi tra loro ma sono tutti colorati (trasparenti, opachi, decorati ecc...)
Scheda individuale 1C: Osserva il gruppo di bicchieri che abbiamo aggiunto. Quali differenze e quali uguaglianze noti con il primo gruppo di bicchieri?
I ragazzi si dispongono nei gruppi portando con loro ciò che hanno scritto nella scheda 1C. In gruppo confrontano i loro lavori individuali e individuano le qualità
Scheda di gruppo 1D: Sottolineate in ciascuna frase dei vostri lavori individuali le parole che esprimono le differenze/uguaglianze tra i bicchieri. Elencate su questa scheda le qualità che di volta in volta avete considerato.
Scheda individuale 1E: si può fabbricare un bicchiere di qualunque caratteristica? I ragazzi riflettono sulle caratteristiche limite che può avere un bicchiere potendo svolgere la propria funzione
Scheda di gruppo 1F: confronto delle risposte date alla scheda precedente per arrivare a definire quali sono le caratteristiche che non possono variare liberamente in un bicchiere.
DISCUSSIONE di classe, ogni gruppo espone i propri risultati e l'insegnante li raccoglie in una tabella. Si arriva ad una visione condivisa
Scheda Metacognizione 1: scheda di metacognizione per far riflettere su abilità messe in atto e difficoltà in questa prima fase del percorso. La scheda può essere utilizzata anche come verifica in itinere.
Schede dalla 1A alla 1F
Scheda Metacognizione 1
SOSTANZE SOLIDE E LIQUIDE
DESCRIZIONE
Scheda individuale 2A: scrivi un esempio di solido e uno di liquido (riflessione a partire dalle preconoscenze)
Scheda di gruppo 2B: partendo dagli esempi fatti nelle schede individuali bisogna costruire una tabella con elenco di sostanze solide e liquide.
Condivisione nel gruppo classe: lettura e registrazione sulla lavagna dei contributi dei vari gruppi e discussione sugli eventuali casi discordanti
DEFINIZIONE DI "SOSTANZA". La lezione successiva l'insegnante consegna l’elenco dei solidi e dei liquidi di tutti i gruppi e la seguente scheda.
Scheda di gruppo 2C: i ragazzi devono individuare dall'elenco consegnato quelle che secondo loro sono sostanze
Condivisione nel gruppo classe: segue l’esposizione del lavoro di ogni gruppo che viene registrata alla lavagna.
OSSERVAZIONE CAMPIONI. Ai ragazzi vengono proposti bicchieri contenenti: due solidi e due liquidi osservativamente omogenei in ogni loro parte (rispettivamente gomma e gesso e acqua e alcool), un solido e un liquido osservativamente non omogenei (una pietra, esempio 4 e succo di pomodoro con origano, esempio 1).
Si propongono due schede (2D e 2E), la prima individuale e la seconda di gruppo, con la stessa consegna:
“Gli esempi 1 e 4 sono ………………………… mentre tutti gli altri sono…………………”
Vengono registrate alla lavagna le considerazioni di ogni gruppo.
Si definiscono gli esempi 2, 3, 5, 6 sostanze. Viene consegnato agli alunni l’elenco delle caratteristiche (da loro precedentemente costruito) che consente di distinguere le sostanze dalle non sostanze e si avvia una discussione per giungere ad una definizione più precisa di sostanza ad es: "Una sostanza ha un solo colore o è incolore (non ha sfumature), non ha screpolature, non è formata da parti diverse"
Si riconsegna l’elenco dei solidi e dei liquidi ed in base alla definizione condivisa viene chiesto ai ragazzi, prima individualmente e poi tramite un lavoro di gruppo, di cancellare dall’elenco i solidi e i liquidi che non corrispondono alle caratteristiche indicate nella definizione. Si riportano alla lavagna le sostanze individuate e tramite discussione si giunge all’elenco finale.
Scheda individuale 2F e di gruppo 2G: che cosa ti fa dire che una sostanza e solida? Che cosa ti fa dire che una sostanza è liquida?
Condivisione nel gruppo classe: lettura e registrazione sulla lavagna dei contributi dei vari gruppi e discussione sugli eventuali casi discordanti. Elenco (da perfezionare in seguito con l’attività sperimentale) di caratteristiche di solidi e di liquidi, in una tabella a due colonne (tabella 2).
OSSERVAZIONE CAMPIONI. L’insegnante presenta ai bambini alcuni bicchieri trasparenti, tutti uguali, contenenti acqua, olio, detersivo, alcool, sciroppo, …, e un gruppo di bicchieri trasparenti tutti uguali contenenti pezzetti di: gesso, plastica, foglio di carta, cartoncino, ferro, ...I bambini, a coppie, sono invitati a manipolare il contenuto dei bicchieri (possono toccarli, schiacciarli, rovesciarli, travasarli in altri contenitori con forme differenti …). Tornati a posto compilano la seguente scheda.
Scheda individuale 2H: viene chiesto ai ragazzi di descrivere cosa accade quando manipolano il contenuto dei bicchieri.
L’insegnante riconsegna la tabella delle caratteristiche individuate dagli alunni nell’attività precedente e chiede loro che, sulla base dell’esperienza appena condotta e delle osservazioni riportate nelle loro schede individuali, rispondano alla seguente domanda.
Scheda di gruppo 2I: rileggete quello che avete scritto nella scheda individuale 2H riguardo all’esperienza di toccare, schiacciare e rovesciare liquidi e solidi e, in base a ciò che avete osservato, integrate e modificate la tabella 2 che abbiamo costruito la scorsa volta.
OSSERVAZIONE CAMPIONI. Si presentano ai bambini bicchieri trasparenti con riso, cacao in polvere, pastina piccola, zucchero, sale grosso, farina di mais. A coppie i bambini sono invitati a toccare, schiacciare, rovesciare il contenuto dei bicchieri. Al termine viene loro consegnata una scheda individuale in cui si chiede:
Scheda individuale 2L: “Pensando alle caratteristiche trovate per i liquidi e per i solidi, quali vanno bene anche per queste sostanze? Quali no?” “Metteresti queste sostanze nel gruppo dei liquidi o in quello dei solidi? Spiega il perché.”
Scheda di gruppo 2M (gruppi scelti in modo eterogeneo in base alle risposte): rileggono e confrontano le schede completano una frase.
Condivisione nel gruppo classe: un rappresentante per gruppo illustra le conclusioni alla classe, mettendo anche in evidenza gli eventuali pareri discordanti.
Discussione di classe sulle caratteristiche individuate per arrivare ad una definizione condivisa (di polvere o solido granulare o … come i bambini decidono di designare questo tipo di solidi) e registrazione sul quaderno. Ad esempio: si dicono solidi granulari o polveri le sostanze formate da tanti pezzetti solidi; messi insieme prendono alcune caratteristiche dei liquidi (se li lanci si scompongono in “pezzetti”, in mano “colano”, se metti la mano dentro li puoi attraversare, prendono la forma del contenitore in cui li metti).
VERIFICA FINALE
Schede 2A e 2B
Schede 2C e 2E
Schede 2F-2G
Schede 2L-2M
RICERCA DI UGUAGLIANZE E DIFFERENZE
DESCRIZIONE
L’insegnante mette sulla cattedra due oggetti uguali per forma, dimensioni, materiale, … ma di colore diverso, ad esempio due fogli di carta formato A4 di diverso colore. Avvia quindi la discussione, che avrà cura di registrare proiettando e compilando la scheda 3, chiedendo ai bambini di trovare le uguaglianze e le differenze tra i due oggetti.
I ragazzi sono invitati ad osservare due oggetti che ha in mano l'insegnante (due fogli di cartoncino di forma e materiale uguale ma di diverso colore) e completano insieme una tabella alla lavagna, che registrano sul quaderno in cui si chiede in cosa sono simili ed in cosa sono differenti.
Si cambia la coppia di oggetti e si ripete l’attività, questa volta con due oggetti di diverso colore (ad esempio due cartelline una gialla e una blu), uno trasparente e uno no.
Si aggiunge un terzo oggetto alla coppia precedente, (in questo caso una cartellina trasparente) e si chiede ai bambini in che cosa è uguale alle due cartelline di prima e in che cosa è diversa. Insieme si completa la seconda scheda (ossia la scheda precedente) aggiungendo la parte relativa all’ultima cartellina.
Scheda 3
SOLUBILITA'
DESCRIZIONE
CONCETTO DI SCIOGLIMENTO DI UNA SOSTANZA IN UN LIQUIDO
Utilizzare i vasetti della fase precedente (polveri varie : zucchero bicarbonato, sale, caffè, farina ecc) si inizia con una consegna individuale: scheda 4A "cosa vuol dire secondo te la parola sciiogliersi?" cui segue discussione
Costruire un protocollo sperimentale: testo regolativo
L’insegnante è la prof-robot, un bambino registra alla lavagna le istruzioni impartite dai bambini; l’insegnante esegue fedelmente (come un robot) le indicazioni dei bambini e il bambino corregge il testo alla lavagna aggiungendo e/o togliendo istruzioni in base al susseguirsi degli interventi. Al termine comparirà la procedura finale concordata.
Osservazione e descrizione di sostanze solide
Si dividono i bragazzi a coppie, a ciascuna delle quali si consegnano due barattolini con due sostanze contrassegnate dal nome (zucchero, amido da bagno, cacao in polvere farina di mais, pastina, sali da bagno, sale da cucina grosso e fine). E’ opportuno che siano presenti almeno le seguenti coppie di sostanze:
bianca solubile – bianca insolubile;
colorata non solubile – colorata solubile;
colorata solubile – bianca solubile;
bianca solubile a grana grossa – bianca solubile a grana fine.
Si consegna a ciascun gruppo la scheda 4B in cui si chiede di osservare e descrivere le sostanze assegnate.
Osservazione e descrizione di sostanze e del loro comportamento in acqua
Si consegna il testo collettivo con le singole istruzioni ritagliate e ogni bambino deve ricostruire la sequenza. Si ricostituiscono le coppie dell’attività precedente scheda 4C. A ciascuna coppia si consegnano: i due barattolini già osservati precedentemente, la scheda da loro stessi precedentemente compilata con la descrizione delle sostanze, acqua, due contenitori vuoti, un cucchiaino e la scheda 4D, in cui si chiede di provare a sciogliere separatamente in acqua le due sostanze, seguendo le istruzioni della maestra-robot, e di osservare e descrivere il loro comportamento immediatamente e dopo 5 minuti di riposo.
Segue lavoro di gruppo in cui ogni gruppo è formato dall’unione di due delle coppie precedenti scelte in modo che nel nuovo gruppo si disponga di almeno una sostanza solubile e di una non solubile. Si riconsegnano ad ogni gruppo le due schede completate in precedenza (osservazioni sulla sostanza prima di metterla in acqua e osservazioni sul contenuto del bicchiere dopo aver versato la sostanza in acqua) e si chiede di rispondere alle domande di una nuova scheda (scheda 4E).
Al termine i bambini costruiscono con l’insegnante una tabella per ogni sostanza: sulle prime due colonne scrivono le osservazioni per ciascuna sostanza prima e dopo averla versata in acqua e, sulla terza, la conclusione “si scioglie/non si scioglie”.
Condivisione dei risultati precedenti (utilizzo appropriato della parola “sciogliersi”): l'insegnante consegna a ciascun bambino la tabella con la sintesi dei lavori di gruppo e la legge. Segue l’esposizione da parte di un rappresentante di ogni gruppo. L’insegnante porta l’attenzione dei bambini sui vari contributi, anche discordanti, che gruppi diversi hanno dato su una stessa sostanza. Avvia quindi una discussione su eventuali contraddizioni emerse, chiedendo ai singoli alunni di progettare la verifica delle esperienze dubbie e aggiustare la tabella prima di procedere; in assenza di questi problemi, informa che è sufficiente sottolineare gli aspetti significativi (presenza/assenza di residuo) e le parole-chiave del lessico acquisito nelle attività precedenti (“trasparente”, “colorato”, “incolore”, “non trasparente”, “liquido”, “solido”) utilizzate dai vari gruppi in relazione allo sciogliersi o meno della sostanza. Cerca, inoltre, di portare l’attenzione sul fatto che nel caso di una sostanza solubile (in quantità opportuna, ma su questo aspetto ci si ritorna in seguito) alla fine nel bicchiere c'è solo liquido, nel caso di insolubile il risultato è solido + liquido.
DEFINIZIONE DI SOSTANZA SOLIDA SOLUBILE IN ACQUA
Si sottopone la scheda 4F in cui si chiede ai ragazzi di dare una definizione di sostanza solida solubile. L’insegnante provvede a sottolineare all’interno delle “definizioni” l’eventuale presenza di affermazioni come: “scompare, non si vede, non c’è più, …”. Ed eventualmente sottopone ai bambini un’ulteriore scheda in cui si pongono delle domande specifiche per ognuno in relazione a “non c’è più” oppure “c’è ancora ma non si vede” .
LEGGE DI CONSERVAZIONE DI MASSA
ll’insegnante riconsegna le schede individuali con le sue sottolineature e chiede loro di progettare una attività che consenta di stabilire se la sostanza scompare o scompare alla vista. Mette a disposizione della classe una serie di strumenti: bilance, contenitori graduati, metri, righe,… e chiede di fare la scheda individuale 4G e quella di gruppo 4H.
Discussione e verifica: l’insegnante mette a disposizione della classe gli strumenti nominati sopra. Chiede a ciascun gruppo di illustrare alla classe il proprio progetto sperimentale e avvia la discussione in merito alla fattibilità e all’economia “temporale”; al termine si sceglie un progetto da verificare (o più di uno se ci fossero eventuali pareri discordanti).
Si costruisce uno schema alla lavagna in cui riportare il materiale occorrente e la procedura. A questo punto si passa alla attuazione dell’esperimento ovvero ogni gruppo dell’attività precedente procede alla verifica dell’esperimento. Si scrive alla lavagna la conclusione.
DEFINIZIONE CONDIVISA DI SOSTANZA SOLUBILE IN ACQUA
Si passa alla scheda di gruppo 4J in cui si chiede di definire la solubilità di una sostanza solubile in acqua.
L'insegnante avvia la discussione per arrivare ad una definizione condivisa di sostanza solida solubile in acqua, che viene registrata da ciascun alunno sul proprio quaderno.
Schede dalla 4A alla 4J
INDICATORI DI VALUTAZIONE
Scienze 1 - Osservare e descrivere: Osservare col metodo scientifico oggetti di uso comune e coglierne gli aspetti caratterizzanti: differenze, somiglianze, regolarità
Scienze 2 - Rappresentare e modellizzare: Rappresentare la complessità dei fenomeni in molteplici modi: con disegni, descrizioni orali e scritte, semplici simulazioni; Rappresentare e descrivere modelli interpretativi di solidi, liquidi gas ee granulari, utilizzando sistematicamente il linguaggio simbolico e il formalismo disponibile.
Scienze 3 - Mettere in relazione e argomentare utilizzando il linguaggio specifico: Identificare variabili, costanti e vincoli.
Confrontare processi e fatti, cogliere relazioni tra proprietà e grandezze che descrivono uno stato o un fenomeno, partendo dalla realtà. Discutere su fatti, fenomeni, dati, risultati di un'esperienza e sulla interpretazione dei vari aspetti coinvolti. Argomentare le proprie opinioni, anche con uso di esempi ed analogie. Saper guardare i fatti da più punti di vista, riconoscere incoerenze ed errori nel ragionamento proprio e altrui al fine di modificare e migliorare le spiegazioni. Comprendere ed utilizzare un linguaggio scientifico adeguato al contesto.
COMPETENZE VALUTATE
Cpt 3 - Competenza matematica e competenze di base in scienza e tecnologia: Le sue conoscenze matematiche e scientifico-tecnologiche gli consentono di analizzare dati e fatti della realtà e di verificare l’attendibilità delle analisi quantitative e statistiche proposte da altri. Il possesso di un pensiero logico-scientifico gli consente di affrontare problemi e situazioni sulla base di elementi certi e di avere consapevolezza dei limiti delle affermazioni che riguardano questioni complesse che non si prestano a spiegazioni univoche.
Cpt 1 - Comunicazione nella madrelingua o lingua di istruzione: Ha una padronanza della lingua italiana tale da consentirgli di comprendere enunciati e testi di una certa complessità, di esprimere le proprie idee, di adottare un registro linguistico appropriato alle diverse situazioni.
Cpt 11 - Competenze sociali e civiche: Rispetta le regole condivise, collabora con gli altri per la costruzione del bene comune esprimendo le proprie personali opinioni e sensibilità.
NOTE
Questa unità didattica è stata ideata e sperimentata da un gruppo di ricerca composto da docenti di scuola primaria e secondaria e da ricercatori guidato dal prof. Borsese della facoltà di Chimica dell'Università di Genova.
BIBLIOGRAFIA
Gruppo di ricerca in didattica delle scienze sperimentali, Università di Genova
SOCIETÁ CHIMICA ITALIANA - DIVISIONE DI DIDATTICA CHIMICA E SEZIONE PUGLIA
VI Conferenza Nazionale
"L'insegnamento della Chimica nell'ambito delle scienze sperimentali per coniugare creatività e razionalità"
Bari 30 ottobre – 1 Novembre 2008
"Una soluzione c'è... Tra chimica e parole" - Ilaria Rebella e Barbara Mallarino