LICEO SCIENTIFICO STATALE
“GALILEO GALILEI”
TRIESTE
DIPARTIMENTO GALILEO
DISCIPLINA: MATEMATICA
DISCIPLINA: FISICA
SECONDO BIENNIO E QUINTO ANNO
CONOSCENZE E COMPETENZE GENERALI
LIVELLI DI CONOSCENZA E DI COMPETENZA
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INTRODUZIONE
Il riordino dei quadri orario per il liceo scientifico di ordinamento e per quello delle scienze
applicate ha indotto ad una profonda modifica della programmazione nell’insegnamento di tutte le
discipline e in particolare della matematica, fisica e informatica. Si è resa quindi necessaria una
riscrittura degli obiettivi in termini di competenze sulla quale formulare un piano di lavoro
operativo per i docenti alle prese con questa importante novità.
La proposta che segue parte dalla condivisione che nello sviluppo cognitivo dell’alunno/a le
competenze generali delle discipline scientifiche, cioè le operazioni del pensiero che vanno
sviluppate, sono le medesime che sviluppano le altre discipline: astrarre, confrontare, comprendere
testi e problemi, comunicare con chiarezza padroneggiando il lessico tecnico, progettare, fare
ipotesi e dimostrarne la verità o rigettarle come false non sono operazioni della mente che
appartengano ad una disciplina più che ad un’altra, ma al contrario sono operazioni che tutte le
discipline sviluppano o possono sviluppare, ciascuna nel proprio ambito specifico e con gli oggetti
(conoscenze e procedure) che le sono propri: le competenze sono infatti una sintesi di abilità e
conoscenze.
Per le stesse ragioni, dal biennio al triennio le competenze non mutano, mutano i gradienti di
difficoltà e i contenuti specifici di ciascun anno di corso: i curricoli perciò, come i curricoli delle
altre materie, vanno anche letti in verticale. Questo faciliterà, inoltre, gli studenti, con il cambio di
insegnante nel passaggio dal biennio al triennio, a rileggere, a ritrovare e trasferire le competenze
acquisite pur attraverso modalità di esposizione differenti.
L’obiettivo ultimo è migliorare l’insegnamento per migliorare l’apprendimento, rendendo il primo
più consapevole degli strumenti di cui può disporre per sostenere il secondo. Solo così, di fronte ad
un alunno che in alcune materie mostrerà difficoltà non perché o non solo perché non conosce
sufficientemente i contenuti, ma perché pur conoscendoli “teoricamente” non riesce ad applicarli
efficacemente, tutti gli insegnanti potranno dare il proprio contributo, con esercizi mirati, per
potenziare la capacità cognitiva che risulta carente, sia essa l’analisi, la sintesi, la selezione dei dati
pertinenti o qualsiasi altra.
In questa prospettiva, l’alunno/a non è colui o colei che deve semplicemente acquisire delle nozioni:
è colui o colei che deve imparare a servirsi di tali nozioni per risolvere problemi, con un’autonomia
sempre maggiore. In una parola, l’alunno/a è più protagonista del proprio apprendimento, come
2
l’insegnante non è semplicemente colui/colei che trasmette, ma che aiuta l’allievo/o nel processo di
comprensione ed elaborazione.
Di conseguenza, la metodologia che meglio può aiutare è quella laboratoriale, intendendo per
“laboratorio” non solo e non tanto un luogo fisico, ma un modo di lavorare, fondato sull’interazione
continua fra insegnante e alunni e fra gli alunni tra loro.
Inoltre è particolarmente importante la percezione del carattere delle discipline scientifiche come
parte integrante ed essenziale del percorso storico dell’umanità e del suo pensiero.
Le Indicazioni Nazionali per il Liceo Scientifico infatti recitano per la matematica esplicitamente
che, alla fine del percorso liceale, “lo studente avrà acquisito una visione storico-critica dei
rapporti tra le tematiche principali del pensiero matematico e il contesto filosofico, scientifico e
tecnologico. In particolare, avrà acquisito il senso e la portata dei tre principali momenti che
caratterizzano la formazione del pensiero matematico: la matematica nella civiltà greca, il calcolo
infinitesimale che nasce con la rivoluzione scientifica del Seicento e che porta alla
matematizzazione del mondo fisico, la svolta che prende le mosse dal razionalismo illuministico e
che conduce alla formazione della matematica moderna e a un nuovo processo di matematizzazione
che investe nuovi campi (tecnologia, scienze sociali, economiche, biologiche) e che ha cambiato il
volto della conoscenza scientifica.”
Per l'insegnamento della fisica, si dice che al termine del percorso liceale “lo studente avrà appreso
i concetti fondamentali della fisica, acquisendo consapevolezza del valore culturale della disciplina
e della sua evoluzione storica ed epistemologica” ..........….... “ lo studente avrà la consapevolezza
dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l’esperimento è inteso come interrogazione
ragionata dei fenomeni naturali, analisi critica dei dati e dell'affidabilità di un processo di misura,
costruzione e/o validazione di modelli; comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche
che interessano la società in cui vive.”
Per l'insegnamento dell'informatica si legge “.....l’insegnamento deve contemperare diversi
obiettivi: comprendere i principali fondamenti teorici delle scienze dell’informazione, acquisire la
padronanza di strumenti dell’informatica, utilizzare tali strumenti per la soluzione di problemi
significativi in generale, ma in particolare connessi allo studio delle altre discipline, acquisire la
consapevolezza dei vantaggi e dei limiti dell’uso degli strumenti e dei metodi informatici e delle
conseguenze sociali e culturali di tale uso”
3
Riportiamo infine quanto segue dalle “Indicazioni nazionali per il liceo scientifico” come
paradigma per la costruzione del percorso didattico anche in matematica:
Gli studenti, a conclusione del percorso di studio, oltre a raggiungere i risultati di apprendimento
comuni, dovranno:
•
aver acquisito una formazione culturale equilibrata nei due versanti linguistico-storicofilosofico e scientifico; comprendere i nodi fondamentali dello sviluppo del pensiero, anche
in dimensione storica, e i nessi tra i metodi di conoscenza propri della matematica e delle
scienze sperimentali e quelli propri dell’indagine di tipo umanistico;
•
saper cogliere i rapporti tra il pensiero scientifico e la riflessione filosofica;
•
comprendere le strutture portanti dei procedimenti argomentativi e dimostrativi della
matematica, anche attraverso la padronanza del linguaggio logico-formale; usarle in
particolare nell’individuare e risolvere problemi di varia natura;
•
saper utilizzare strumenti di calcolo e di rappresentazione per la modellizzazione e la
risoluzione di problemi;
•
aver raggiunto una conoscenza sicura dei contenuti fondamentali delle scienze fisiche e
naturali (chimica, biologia, scienze della terra, astronomia) e, anche attraverso l’uso
sistematico del laboratorio, una padronanza dei linguaggi specifici e dei metodi di indagine
propri delle scienze sperimentali;
•
essere consapevoli delle ragioni che hanno prodotto lo sviluppo scientifico e tecnologico
nel tempo, in relazione ai bisogni e alle domande di conoscenza dei diversi contesti, con
attenzione critica alle dimensioni tecnico-applicative ed etiche delle conquiste scientifiche,
in particolare quelle più recenti;
•
4
saper cogliere la potenzialità delle applicazioni dei risultati scientifici nella vita quotidiana.
COMPETENZE DI ASSE
Secondo biennio
Materia:Matematica
LICEO SCIENTIFICO
ASSE DEI LINGUAGGI
Padroneggiare gli strumenti espressivi ed argomentativi indispensabili per gestire
l’interazione comunicativa verbale in vari contesti
• Utilizzare in modo appropriato gli strumenti espressivi, (anche quelli tipici della disciplina)
per la comunicazione orale con un linguaggio appropriato, sintetico, articolato con
coerenza, logica e pertinenza
• Utilizzare diversi registri comunicativi
Leggere, comprendere ed interpretare testi scritti di vario tipo
•
•
•
•
−
−
−
−
Ricavare le informazioni specifiche di disciplina dalla corretta interpretazione del testo in
adozione
individuare informazioni specifiche in testi scritti (anche tabelle e grafici)
isolare le informazioni richieste o pertinenti al compito
comprendere i linguaggi simbolici
Produrre testi di vario tipo in relazione ai vari scopi comunicativi
produrre schemi e mappe concettuali per sintetizzare informazioni
prendere appunti e redigere sintesi
Produrre testi corretti e coerenti adeguati alle diverse situazioni comunicative
produrre tabelle di dati e grafici
Utilizzare testi multimediali
− utilizzare le tecnologie informatiche nella ricerca di informazioni, nella rielaborazione di
dati
− Individuare ed utilizzare fonti di informazione accreditate tramite un uso consapevole della
rete
ASSE STORICO-SOCIALE
Comprendere il cambiamento e la diversità dei tempi storici in una dimensione
diacronica attraverso il confronto fra epoche.
• Essere consapevoli della dimensione storica dello sviluppo del pensiero scientifico avendo
recepito il carattere dinamico del suo evolversi
• Individuare i momenti significativi e gli strumenti che hanno caratterizzato lo sviluppo del
pensiero matematico nel corso della storia
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COMPETENZE DI ASSE
CLASSE III
LICEO SCIENTIFICO
LICEO SCIENZE APPLICATE
ASSE MATEMATICO
• Utilizzare le tecniche e le procedure del calcolo algebrico, rappresentandole anche sotto forma
grafica
−
−
−
−
−
−
ABILITÀ
Risolvere equazioni e disequazioni di secondo grado e digrado superiore.
Risolvere equazioni e disequazioni irrazionali.
Risolvere equazioni e disequazioni con valori assoluti
Semplificare espressioni contenenti esponenziali e logaritmi, applicando in particolare le
proprietà dei logaritmi.
Risolvere semplici equazioni esponenziali e logaritmiche
Tracciare il grafico di funzioni esponenziali e logaritmiche mediante l'utilizzo di opportune
trasformazioni geometriche.
• Confrontare ed analizzare figure geometriche, individuando invarianti e relazioni
ABILITÀ
− Rappresentare nel piano cartesiano una conica di data equazione e conoscere il significato dei
parametri dell'equazione
− Scrivere l'equazione di una conica, date alcune condizioni.
− Risolvere semplici problemi su rette e coniche
− Determinare l'equazione di un luogo geometrico nel piano cartesiano.
•
Analizzare dati ed interpretarli sviluppando deduzioni e ragionamenti sugli stessi anche con
l’ausilio di rappresentazioni grafiche, usando consapevolmente gli strumenti di calcolo
ABILITÀ
Calcolare valori medi e misure di variabilità di una distribuzione
• Individuare le strategie appropriate per la soluzione di problemi
ABILITÀ
6
− Risolvere equazioni e disequazioni irrazionali.
− Risolvere equazioni e disequazioni con valori assoluti.
− Costruire modelli di crescita o decrescita esponenziale.
− Costruire modelli matematici per descrivere le orbite dei pianeti
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COMPETENZE DI ASSE
Secondo biennio
Materia: Fisica
LICEO SCIENTIFICO
ASSE DEI LINGUAGGI
• Padroneggiare gli strumenti espressivi ed argomentativi indispensabili per
gestire l’interazione comunicativa verbale in vari contesti
− Utilizzare in modo appropriato gli strumenti espressivi, (anche quelli tipici della disciplina)
per la comunicazione orale con un linguaggio appropriato, sintetico, articolato con
coerenza, logica e pertinenza
− Utilizzare diversi registri comunicativi
• Leggere, comprendere ed interpretare testi scritti di vario tipo
− Ricavare le informazioni specifiche di disciplina dalla corretta interpretazione del testo in
adozione
− individuare informazioni specifiche in testi scritti (anche tabelle e grafici)
− isolare le informazioni richieste o pertinenti al compito
− comprendere i linguaggi simbolici
• Produrre testi di vario tipo in relazione ai vari scopi comunicativi
− produrre schemi e mappe concettuali per sintetizzare informazioni
− prendere appunti e redigere sintesi e relazioni
− Produrre testi corretti e coerenti adeguati alle diverse situazioni comunicative
− produrre tabelle di dati e grafici
• Utilizzare la lingua inglese per scopi comunicativi e operativi (docenti CLIL)
comprendere i punti principali di messaggi e annunci semplici e chiari su argomenti di interesse
scientifico
Conoscere e saper utilizzare la terminologia specifica per la descrizione dei fenomeni e per la
soluzione di problemi
• Utilizzare e produrre testi multimediali
−
utilizzare le tecnologie informatiche nella ricerca di informazioni, nella
rielaborazione di dati
−
Individuare ed utilizzare fonti di informazione accreditate tramite un uso
consapevole della rete
ASSE MATEMATICO
• Utilizzare le tecniche e le procedure del calcolo matematico, rappresentandole anche
sotto forma grafica
- Risolvere problemi proponendo percorsi logici e coerenti e utilizzando il calcolo algebrico
- Utilizzare elementi di trigonometria e analisi nell’applicazione delle leggi fisiche alla
soluzione dei problemi
- Utilizzare funzioni logaritmiche e esponenziali
•
8
Confrontare ed analizzare figure geometriche, individuando invarianti e relazioni
− Utilizzare i fondamenti della geometria analitica per lo studio e l’applicazione delle leggi
fisiche
• Analizzare dati ed interpretarli sviluppando deduzioni e ragionamenti sugli stessi
anche con l’ausilio di rappresentazioni grafiche, usando consapevolmente gli
strumenti di calcolo e le potenzialità offerte da applicazioni specifiche di tipo
informatico
− Analizzare un campione di dati usando gli elementi base del calcolo statistico
- Leggere i grafici ed individuare la relazione esistente tra le grandezze analizzate
- Interpretare i dati sperimentali per individuare le proprietà di un dato fenomeno
ASSE SCIENTIFICO-TECNOLOGICO
• Osservare, descrivere, analizzare fenomeni appartenenti alla realtà naturale e
artificiale e riconoscere nelle sue varie forme i concetti di sistema e complessità
− Osservare, descrivere ed analizzare i fenomeni tramite un approccio conoscitivo basato sul
rispetto dei fatti e sulla ricerca di un riscontro obiettivo delle proprie ipotesi interpretative
− affrontare a livello critico situazioni problematiche di varia natura, tratte anche da
esperienze quotidiane, scegliendo in modo flessibile e personalizzato le strategie di
risoluzione
− eseguire e/o progettare esperimenti in laboratorio applicando i procedimenti tipici
dell’indagine scientifica, che si articolano in un continuo rapporto tra modello teorico e
realtà sperimentale.
− Utilizzare le tecnologie informatiche per reperire informazioni, eseguire esperimenti,
rappresentare graficamente ed elaborare dati, comporre testi scritti, comunicare i risultati
del proprio lavoro
− essere consapevole delle potenzialità e dei limiti di scienza e tecnologia
• Analizzare qualitativamente e quantitativamente fenomeni legati alle trasformazioni
di energia a partire dall’esperienza
− essere consapevoli dei possibili impatti sull’ambiente naturale dei modi di produzione e di
utilizzazione dell’energia nell’ambito quotidiano
− saper descrivere in termini di conservazione e di trasformazione di energia i fenomeni
meccanici estendendo lo studio a sistemi di corpi
• Essere consapevoli delle potenzialità e dei limiti delle tecnologie nel contesto culturale e
sociale in cui vengono applicate
- Riconoscere il ruolo della tecnologia nella vita quotidiana
-Progettare e realizzare percorsi risolutivi di problemi pratici
ASSE STORICO-SOCIALE
• Comprendere il cambiamento e la diversità dei tempi storici in una dimensione
diacronica attraverso il confronto fra epoche e in una dimensione sincronica
attraverso il confronto fra aree geografiche e culturali
− Essere consapevoli della dimensione storica dello sviluppo del pensiero scientifico avendo
recepito il carattere dinamico del suo evolversi
− Individuare i momenti significativi e gli strumenti che hanno caratterizzato lo sviluppo
tecnico-scientifico nel corso della storia
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• Collocare l’esperienza personale in un sistema di regole fondato sul reciproco
riconoscimento dei diritti garantiti dalla Costituzione, a tutela della persona, della
collettività e dell’ambiente
− adottare nella vita quotidiana comportamenti responsabili per la tutela e il rispetto delle persone
e dell’ambiente
− stabilire rapporti di collaborazione e di apprendimento con i compagni e gli insegnanti
COMPETENZE ABILITÀ E CONTENUTI
Quanto riportato, rappresenta una possibile suddivisione dei contenti del secondo biennio fra la
classe terza e la classe quarta, i singoli docenti nelle loro programmazioni, sono ovviamente liberi
di adattare e modificare la suddivisione, in base alle esigenze didattiche, fermo restando lo
svolgimento degli argomenti al fine del conseguimento degli obiettivi prefissati.
CLASSE III
ABILITÀ
CONOSCENZE
COMPETENZE
TEMA 1: LE GRANDEZZE E IL MOTO
− Distinguere grandezze fondamentali e − Il sistema di riferimento fisico
derivate.
− Posizione e distanza
− Comprendere e interpretare un
− La velocità
diagramma orario
− Definire i concetti di velocità e
accelerazione.
− L’accelerazione
− Distinguere i concetti di posizione e
spostamento nello spazio.
− La legge oraria
− Distinguere i concetti di istante e
intervallo di tempo.
− Moti in una sola dimensione
(rettilineo uniforme e
uniformemente accelerato)
− La traiettoria
− Comprendere il concetto di sistema di − Moti bidimensionali (moto
riferimento.
parabolico, moto circolare
uniforme)
− Distinguere tra grandezze scalari e
vettoriali.
− Utilizzare le funzioni trigonometriche.
− Riconoscere le caratteristiche del moto
10
− Moto armonico
Asse scientifico
tecnologico a)
Asse matematico a),
c)
Asse dei linguaggi
a), b), c)
rettilineo uniforme e del moto
uniformemente accelerato.
− Ragionare in termini di grandezze
cinematiche lineari e angolari (s,v,α,ω).
− Mettere in evidenza la relazione tra
moto armonico e moto circolare
uniforme.
− Ricavare le leggi della posizione della
velocità e dell’accelerazione, in
funzione del tempo, nei moti rettilineo
uniforme e rettilineo uniformemente
accelerato.
− Individuare le caratteristiche del moto
parabolico ed esaminare la possibilità di
scomporre un determinato moto in altri
più semplici.
− Analizzare i moti rettilinei, uniforme e
uniformemente accelerato, attraverso
grafici s-t, v-t e a-t.
TEMA 2 : I PRINCIPI DELLA DINAMICA E LA RELATIVITA’ GALILEIANA
− Saper ricostruire il percorso storico e i I principi della dinamica e la
fatti sperimentali che hanno portato alla relatività galileiana
− Il principio d'inerzia
formulazione dei principi della
dinamica.
− Sistemi di riferimento inerziali.
− Identificare i sistemi di riferimento
inerziali.
− Individuare l'ambito di validità delle
trasformazioni di Galileo.
− Ragionare sul principio di relatività
galileiana.
− Formalizzare il secondo principio della
dinamica.
− Analizzare l'interazione fra due corpi
per pervenire alla formulazione del terzo
11
− Il principio di relatività
galileiana
− Il secondo principio della
dinamica.
− Il terzo principio della dinamica
Asse scientifico
tecnologico a), c)
Asse matematico a),
c)
Asse dei linguaggi
a), b), c)
Asse storico sociale
a)
principio della dinamica
TEMA 3: APPLICAZIONI DEI PRINCIPI DELLA DINAMICA
− Individuare il ruolo della forza
centripeta nel moto circolare uniforme.
− Analizzare il concetto di forza
apparente.
− Forza peso
− Forza centripeta
− Forze apparenti
− Riconoscere le caratteristiche della
condizione di mancanza di peso.
− Forze vincolari
− Identificare il concetto di vincolo.
− Corpi rigidi
− Analizzare il moto dei sistemi
complessi con il ricorso al diagramma
delle forze.
− Momento di una forza
− Osservare il moto di una massa
attaccata a una molla e di un pendolo
che compie piccole oscillazioni.
− Definire le caratteristiche del prodotto
scalare e del prodotto vettoriale.
− Definire il vettore momento di una
forza.
− Esprimere le relazioni matematiche
relative al moto armonico di una molla e
di un pendolo.
−
Ragionare sul concetto di corpo rigido
e studiarne le condizioni di equilibrio,
anche nel caso di rotazioni (momento di
12
− Il diagramma delle forze
− Il momento di una coppia di
forze
− Equilibrio di un corpo rigido
Asse scientifico
tecnologico a), c)
Asse matematico a),
c)
Asse dei linguaggi
a), b), c)
una forza).
TEMA 4: IL LAVORO E L’ENERGIA
− Mettere in relazione l’applicazione di
− Il lavoro di una forza
una forza su un corpo e lo spostamento
− La potenza
conseguente.
− Analizzare la relazione tra lavoro
prodotto e intervallo di tempo
impiegato.
− Identificare le forze conservative e le
forze non conservative.
− Realizzare il percorso logico e
matematico che porta dal lavoro
all’energia cinetica, all’energia
potenziale gravitazionale e all’energia
potenziale elastica.
− L'energia cinetica
− Forze conservative e non
Asse scientifico
tecnologico a), b)
Asse matematico a),
c)
Asse dei linguaggi
a), b), c)
− L'energia potenziale
gravitazionale, elastica
− Conservazione dell'energia
meccanica
− Formulare il principio di conservazione
dell’energia meccanica e dell’energia
totale
− Essere consapevoli dell’utilizzo
dell’energia nelle situazioni reali.
TEMA 5: LA QUANTITA’ DI MOTO E IL MOMENTO ANGOLARE
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− Identificare i vettori quantità di moto
di un corpo e impulso di una forza.
− Creare piccoli esperimenti che
indichino quali grandezze all’interno
di un sistema fisico si conservano.
− Definire il vettore momento angolare.
− Formulare il teorema dell’impulso a
partire dalla seconda legge della
dinamica.
La quantità di moto e il momento
angolare
− La quantità di moto e la sua
conservazione
− L'impulso di una forza.
− I principi della dinamica e la
legge di conservazione della
quantità di moto
− Urti
− Ragionare in termini di forza d’urto.
− Il momento angolare
− Definire la legge di conservazione della
quantità di moto in relazione ai principi
della dinamica.
− Conservazione e variazione del
momento angolare
− Il momento di inerzia
− Affrontare il problema degli urti, su una
retta e obliqui.
− Identificare il concetto di centro di massa
di sistemi isolati e non.
− Interpretare l’analogia formale tra il
secondo principio della dinamica e il
momento angolare, espresso in funzione
del momento d’inerzia di un corpo.
− Finalizzare la conservazione delle
grandezze fisiche in riferimento ai
problemi da affrontare e risolvere.
TEMA 6: LA GRAVITAZIONE
14
Asse dei linguaggi
a), b), c)
Asse scientifico
tecnologico a)
Asse matematico a),
c)
La gravitazione
− Descrivere i moti dei corpi celesti e
individuare la causa dei comportamenti − Le leggi di Kepler
osservati.
− La gravitazione universale
− Analizzare il moto dei satelliti e
− Massa gravitazionale e inerziale
descrivere i vari tipi di orbite.
− Descrivere l’azione delle forze a
distanza in funzione del concetto di
campo gravitazionale.
− Mettere in relazione fenomeni osservati
e leggi fisiche.
− Formulare la legge di gravitazione
universale.
− Il moto dei satelliti
Asse dei linguaggi
a), b), c)
Asse scientifico
tecnologico a)
Asse matematico a),
b),c)
Asse storico sociale
a)
− Il campo gravitazionale
− l'energia potenziale
gravitazionale
− La forza di gravità e l a
conservazione dell'energia
meccanica
− Interpretare le leggi di Keplero in
funzione dei principi della dinamica e
della legge di gravitazione universale.
− Descrivere l’energia potenziale
gravitazionale in funzione della legge di
gravitazione universale.
− Mettere in relazione la forza di gravità e
la conservazione dell’energia
meccanica.
− Studiare il moto dei corpi in relazione
alle forze agenti.
TEMA 7: LA DINAMICA DEI FLUIDI
− Ragionare sull’attrito nei fluidi.
− La corrente in un fluido
− Analizzare il moto di un liquido in una
conduttura.
− l'equazione di continuità
− L'equazione di Bernoulli
− Esprimere il teorema di Bernoulli,
sottolineandone l’aspetto di legge di
conservazione.
− L'effetto Venturi
− Ragionare sul movimento ordinato di un
fluido.
− La caduta in un fluido
− Riconoscere a cosa può essere assimilato
il sistema idrico di un acquedotto.
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− L'attrito in un fluido
Asse dei linguaggi
a), b), c)
Asse scientifico
tecnologico a), c)
Asse matematico
a),c)
Asse storico sociale
a)
il sistema idrico di un acquedotto.
16
