Istituti Secondari di II grado () - I Lincei per una nuova didattica

POLO DI VITERBO
PROGRAMMI
A.s. 2016/2017
SCIENZE
RESPONSABILE: PROF. Felice Grandinetti
Presentazione
Lo sviluppo impetuoso delle conoscenze scientifiche contrasta fortemente con la scarsa propensione
dei giovani ad approfondire argomenti scientifici, spesso afflitti dall’apprendimento o di nozioni
che non costituiscono oggetto di discussione nella vita quotidiana.
Sembra opportuno fornire agli insegnanti un aggiornamento sulle conquiste della scienza. Le
conoscenze e le informazioni per loro natura si aggiornano continuamente, ma negli ultimi anni il
ritmo di aggiornamento nell’unità di tempo è cresciuto esponenzialmente rendendo rapidamente
obsolete e quindi da aggiornare le conoscenze sviluppate nel percorso dell’educazione formale degli
insegnanti
Sembra inoltre necessario modificare l’attuale insegnamento scientifico in modo da far si che i
ragazzi siano capaci di costruire conoscenze conducendo una sperimentazione su fenomeni naturali,
osservando il mondo, per loro, ignoto partecipando alla scoperta.
Il progetto di scienze prevede, come negli anni passati, due linee di intervento che predono:
A) l’approfondimento tematico di aspetti più attuali e di interesse generale dell’avanzamento delle
scienze
B) l’innovazioni nel metodo dell’insegnamento delle scienze.
Ogni tema prevede, oltre agli incontri riportati per ogni attività, un incontro finale per un confronto
delle esperienze condotte in classe dagli insegnanti partecipanti, per verificare e migliorare la
qualità del progetto.
A) Approfondimento tematico su temi di attualità della biologia
L’avanzamento tumultuoso delle conoscenze scientifiche espone gli insegnanti, spesso provenienti
da corsi di laurea diversi, a difficoltà nelle discussioni con gli stundenti. A seconda della
formazione universitaria ricevuta risulta poco profocuo anche l’aggiornamento del singolo docente
sulla letteratura o sui moderni mezzi di informazione. Come negli anni passati, è sembrato
opportuno promuovere un aggiornamento continuo sui temi più attuali delle bioscienze attraverso
un’esposizione moderna ed attuale delle grandi linee di ricerca per permettere loro di confrontarsi
senza subordinazioni nella esposizione e nella discussione dei problemi più rilevanti delle scienze
anche in confronto con i dati culturali della nostra società. Questo aggiornamento deve essere
impostato sulle grandi idee che hanno mosso la ricerca, e trattata con un approccio che ne consenta
un facile trasferimento in classe.
Attività
Tema: Biologia della riproduzione nel regno animale
Il problema della fertilità è oggi diventato un tema caldo, con interessamento anche dei mezzi di
informazione e interventi ministeriali. Un gruppo di insegnanti ha chiesto di poter approfondire
l’argomento.
Nel corso delle lezioni verranno presentate immagini realizzate con i microscopi elettronici a
scansione (SEM) ed a trasmissioni (TEM) relativi ai gameti di numerose specie di invertebrati e
vertebrati. Partendo dai primi scienziati che posero per primi l'occhio osservando le cellule
germinali mature con l'impiego dei primi, rudimentali microscopi si passa a descrivere i gameti
primitivi e la loro evoluzione passando dalla fecondazione esterna nell'acqua marina alla conquista
della terra ferma ed alla modalità di fecondazione interna. Particolare attenzione verrà posta alla
fine struttura di spermatozoi (frutto di una lunga e complessa indagine comparativa compiuta
dall'Autore). Verrà inoltre descritto lo spermatozoo umano normale e le anomalie morfologiche che
può presentare per cause genetiche o altra origine. Inoltre vengono passati in rassegna, illustrandoli
in dettaglio, i numerosi modelli di spermatozoi presenti nel regno animale partendo dal modello
classico (testa, zona di raccordo e coda) e facendo riferimento alle modalità di movimento
assonemale.
Per quanto riguarda la cellula uovo saranno illustrate le tappe dell'ovogenesi, la maturazione della
cellula uovo e le specializzazioni presenti nei rivestimenti ovulari passando dagli involucri vitellini,
ai più consistenti e coriacei involucri corionidei. Esempi significativi di ootassonomia comparata
renderanno il tutto affascinante.
Saranno infine descritte le modalità attraverso le quali lo spermatozoo penetra nell'interno della
cellula uovo con particolare riferimento alle aree specializzate con i relativi orifizi micropilari.
Prof. Massimo Mazzini – Università degli Studi della Tuscia.
3 incontri
Tema: Biopolimeri
Le presentazioni mirano a mettere in evidenza la correlazione fra gli aspetti strutturali e le funzioni
che i biopolimeri esplicano in natura allo scopo di una loro diretta utilizzazione o di una loro mirata
modifica atta ad ottenere nuovi biomateriali utilizzabili in diversi campi applicativi che vanno da
quello biomedico, farmaceutico, igienico-sanitario, agro-alimentare, tessile, ecc., in considerazione
anche del fatto che va sempre più aumentando la richiesta di prodotti e materiali da fonti
rinnovabili che siano al contempo biocompatibili e/o facilmente biodegradabili
Prof. Camillo la Mesa – Università di Roma La sapienza
2 incontri
Tema: Piccole modificazioni del DNA: malatie e terapie geniche
I mezzi di comunicazione di massa riportano di successi e di attese della terapia genica nei più
svariati settori della medicina, spesso suscitando attese che sono purtroppo ancora lontane nel
tempo. L’incontro è dedicato a introdurre gli insegnanti, soprattutto delle scuole secondarie di
secondo grado, in problematiche avanzate e di grande impatto anche sul pubblico in modo che essi
siano informati correttamente e possano divenire dei punti di riferimento qualificati per
approfondimenti e discussioni con gli studenti e promuovere la loro cittadinanza consapevole.
Si prevede di aprire l’incontro agli studenti delle scuole secondarie di secondo grado.
Prof. Giuseppe Macino – Università di Roma La Sapienza
1 incontro
B) l’innovazioni nel metodo dell’insegnamento delle scienze.
L’insegnamento delle Scienze non può prescindere dall’osservazione ed investigazione
sperimentale in cui gli allievi, sostenuti dal docente, ricercano e progettano autonomamente attività
sperimentali, analizzano i dati e formulano nuove domande.
Per questo sembra necessario aiutare gli insegnanti a sviluppare approcci ‘metodologicamente’
efficaci su differenti contenuti, attivando e realizzando un insegnamento che insegni a pensare, a
capire, a imparare ad imparare, più che sulle nozioni da trasmettere attraverso una sommaria
trattazione di nozioni non vissute.
Gli incontri verteranno su due temi principali.
Tema: Colture cellulari
Cellule Animali
Le tecniche di coltura cellulare hanno permesso di studiare il comportamento delle cellule al di
fuori dell'organismo vivente in condizioni artificiali che riproducano, quanto più fedelmente
possibile, il microambiente del tessuto o dell'organo da cui derivano.
Le colture tissutali e cellulari interessano molteplici aree della ricerca scientifica, come lo studio
della regolazione della vita cellulare e della risposta a stimoli esterni in condizioni controllate; la
verifica dell'effetto di vari composti chimici e farmaci su specifici tipi cellulari (per es., le cellule
tumorali); lo studio dell'utilizzo delle cellule per la generazione di tessuti in provetta (per es., pelle
artificiale); la sintesi di prodotti biologici su larga scala (per es., proteine per uso terapeutico).
Le conoscenze e le tecniche nel campo delle colture cellulari accumulate nel tempo consentono oggi
di coltivare in laboratorio moltissimi tipi cellulari. Da un piccolo frammento tissutale è possibile
isolare singole cellule mantenute vitali grazie all'apporto di nutrienti forniti dal terreno di coltura.
Grazie al processo della divisione in coltura, le cellule sono in grado di replicarsi originando nuove
cellule identiche alla cellula madre per un numero definito di volte. Inoltre, sotto l'influenza di
appropriati stimoli, possono andare incontro a differenziamento, cioè all'assunzione di una specifica
forma e funzione. In ragione di questa proprietà è possibile oggi proporre le colture cellulari anche
come strumento per la rigenerazione di tessuti artificiali, utilizzabili nell'ambito di nuove strategie
terapeutiche. In appropriate condizioni sperimentali le cellule possono andare incontro a un
processo di trasformazione che comporta una serie di modificazioni a carico del nucleo e del
citoplasma, alterando le loro normali proprietà e in alcuni casi facendole assomigliare a cellule
tumorali.
Durante gli incontri verranno affrontati temi quali i differenti tipi di colture cellulari, la
preparazione di una coltura cellulare, il differenziamento cellulare, la costruzione di tessuti
complessi, l'applicazione della terapia cellulare alla clinica, i bioreattori.
Attività: Prof.ssa Daniela Willems – Università degli Studi della Tuscia
2 incontri
Cellule microbiche
Una coltura di microorganismi o coltura microbiologica è un metodo per la moltiplicazione di
microrganismi (procarioti o eucarioti) in un predeterminato mezzo di coltura e in condizioni
controllate.
Le colture di microorganismi sono usate per determinare il tipo di organismi e/o l'abbondanza nel
campione in esame.
I vocabolari (Zanichelli) definiscono i microrganismi o micròbi come esseri microscopici che
vivono nell’acqua, nell’aria, nel sangue che possono determinare, mediante la secrezione di tossine,
fermentazioni, putrefazioni, malattie nell’uomo, negli anomali e nelle piante. La definizione, se non
falsa, è sicuramente carente, perché trascura tutti i microrganismi utili, da quelli utilizzati in
alimenti essenziali, come pane, vino, formaggio, ecc, a quelli che degradano composti nocivi, a
quelli che esercitano processi di protezione a livello intestinale, della pelle, ecc.
Gli incontri presenteranno, attraverso due serie di esperimenti, facilmente ripetibili in classe, due
casi specifici: cosa succede, nel tempo, al latte sterile quando a contatto con diversi tipi di
microrganismi e quali microrganismi sono presenti sulla nostra pelle, in condizioni diverse.
Attività: Prof.ssa Elena di Mattia Università degli Studi della Tuscia
4 incontri
Tema: Collaborazione didattica
Presentazione
Sembra opportuno sperimentare un coinvolgimento attivo degli insegnanti nella costruzione di unità
didattiche teorico e pratiche sul tema delle colture cellulari. Gruppi di circa 5 insegnanti, fra quelli
che hanno partecipato agli incontri, coordinati dai docenti sopra menzionati, prepareranno percorsi
didattici sulle colture cellulari, con la produzione di dispense complete di lezioni multimediali,
manuali, procedure di laboratorio e test di valutazione.
Il materiale prodotto verrà saggiato dagli latri insegnanti per essre integrato e armonizzato e quindi
proposto alle proprie classi di studenti.
Attività: Prof. Enrico Porceddu –
4 incontri
CHIMICA
RESPONSABILE: PROF. FELICE GRANDINETTI
Tema: Il legame idrogeno ed i suoi compagni: all’origine delle interazioni intermolecolari
Presentazione
Le forze intermolecolari, generalmente classificate come interazioni deboli, sono tra le più
importanti ed affascinanti manifestazioni chimiche della Natura. La più nota di esse, e anche la più
estensivamente investigata, è senz’altro il legame idrogeno. Gli immensi ghiacciai delle zone
artiche sono “cementati” da legami idrogeno, e dal legame idrogeno derivano tutte le eccezionali
proprietà fisiche e chimiche dell’acqua. Legami idrogeno sono inoltre continuamente scissi e
formati durante molti processi biochimici: è ciò che accade, ad esempio, quando la doppia elica del
DNA si apre e si chiude. Oggi conosciamo le origini fisiche e chimiche del legame idrogeno, e ne
sappiamo “regolare” l’entità così da ottenere architetture molecolari con specifiche strutture e
proprietà. Ma il legame idrogeno è solo una delle tante interazioni intermolecolari che la Natura (o i
Chimici!) conoscono: esistono, ad esempio, il legame litio, il legame alogeno e persino il legame
aerogeno, quest’ultimo formato dai gas nobili, gli elementi chimici più inerti. Scopo degli incontri
sarà quello di illustrare queste interazioni intermolecolari, esplorandone l’origine e prospettandone
le notevoli implicazioni di natura fondamentale ed applicativa.
Attività
Prof. Felice Grandinetti, Università degli Studi della Tuscia
2 incontri