Diario di un percorso didattico sugli aspetti dinamici della Terra

“EPPUR SI MUOVE...
DIARIO DI UN PERCORSO
DIDATTICO SUGLI ASPETTI DINAMICI
DELLA TERRA”
Fabio Olmi, Daniela Sorgente
Questo percorso è stato costruito e sperimentato dal gruppo GRDSF che lavora da
cinque anni a percorsi su tematiche scientifiche per la scuola secondaria di primo grado.
PERCHE' QUESTO PERCORSO
La tematica qui affrontata, la dinamica della Terra (vulcani, terremoti e tettonica a zolle),
è stata per noi una sfida interessante. Volevamo vedere se era possibile per i nostri
alunni affrontare questo argomento nell'ottica di una didattica non trasmissiva.
L'argomento non si presta alla realizzazione di esperienze dirette da parte degli studenti,
quindi, dove possibile, sono state utilizzate simulazioni, sono stati mostrati immagini e
filmati. Inoltre sono state fatte scelte ben precise su quali concetti trattare.
Affrontare l'argomento all'interno della scuola secondaria di primo grado ci sembrava
molto importante per molti motivi. Negli ultimi anni è anche stato purtroppo molto di
attualità, con i terremoti di Haiti, L'Aquila, Giappone; lo scorso anno i voli su molti stati
sono stati bloccati per le ceneri prodotte da una eruzione vulcanica. I nostri alunni quindi
ricevono molti input sull'argomento dalla televisione, e anche dalle credenze popolari, e
accade che si formino dei concetti sbagliati.
FINALITA'
Le finalità del percorso sono quelle che gli studenti riconoscano terremoti e vulcani come
manifestazioni di un pianeta in continua evoluzione, che ne ricavino un primo modello
interpretativo del loro “funzionamento” e che possano collegare questi fenomeni ad una
introduzione alla teoria della tettonica a zolle.
I risultati ottenuti in questi anni hanno provato la validità dell'approccio seguito e delle
scelte effettuate. Gli alunni sono molto coinvolti, si interessano e riescono ad
impadronirsi dei concetti trattati. In tutta la trattazione si sfrutta la carica emotiva degli
argomenti per sollecitare l’interesse degli alunni, porre alcuni situazioni problematiche e
cercare di far arrivare gli alunni a dare delle risposte.
COSA E' UN VULCANO?
Il percorso inizia con la presentazione di immagini riguardanti eruzioni vulcaniche e i loro
effetti e la lettura di brani tratti dalle due lettere di Plinio il Giovane riguardanti l’eruzione del
Vesuvio del 79 d.c.
Poi l'insegnante dà una consegna: “Cosa pensi che sia un vulcano? Rispondi e fai un
disegno”. Si riportano alcuni esempi:
“Secondo me un vulcano è
una specie di montagna,
un'apertura nella crosta
terrestre tramite canali dai
quali esce lava proveniente
dal centro della Terra.”
“Secondo me un vulcano è una montagna cava
che al suo interno conserva della lava proveniente
dal centro della Terra. Ed è una montagna che non
ha la punta ed è cava anche lì.”
“Un vulcano è una montagna che erutta lava
e non c'è nessuna vegetazione.”
Costruiamo il concetto di vulcano
attraverso la visione di filmati....
Dai disegni degli alunni emerge che il vulcano viene sempre visto come rilievo;
vengono trascurate le emissioni solide e gassose; il materiale di eruzione viene
direttamente dal centro della Terra; l'edificio ha sempre un solo cratere dal quale
esce la lava; sulle pendici di un vulcano non c'è vegetazione; gli alunni utilizzano i
termini “lava” e “magma” come sinonimi.
L'insegnante mostra allora una serie di filmati di eruzioni del vulcano Etna, poi
chiede se, dopo quello che hanno visto, c’è qualcosa che cambierebbero nei disegni
che hanno fatto.
Durante la discussione che segue l'insegnante precisa che la spaccatura dalla quale
avvengono le eruzioni si chiama cratere.
Si conclude che un vulcano può avere anche più di un cratere.
Inoltre abbiamo visto come un vulcano non emetta solo materiali fluidi come la lava,
ma anche gassosi e solidi (fumo e lapilli).
...e l'osservazione di immagini
Vulcano St.Helen
Vulcano Fujiyama
Montagna dell'Oregon
Vulcano Mauna Loa
L'insegnante mostra immagini di vulcani e di montagne: tra i vulcani ce ne sono di varia
forma, dalla conica alla quasi piatta dei vulcani a scudo; le immagini di montagna scelte
hanno forma conica.
Si chiede agli alunni di dire quali tra questi sono vulcani; gli alunni si rendono conto che non
è possibile determinarlo, in quanto nelle fotografie non ci sono segni visibili di eruzioni.
Qualcuno riconosce alcuni vulcani, ad esempio il Fujiyama; altri non sono d'accordo perchè
è ricoperto di neve, il che, secondo loro, è incompatibile con il calore di un vulcano.
Si possono poi presentare immagini di vulcani in eruzione dove si vede che i vulcani
possono essere anche quasi piatti, come i vulcani hawaiani, e possono avere sulle pendici
neve e vegetazione.
Si conclude che guardando un rilievo non si può dire se è un vulcano, anche perchè spesso
i vulcani non sono rilievi, e poi non sempre sono in eruzione.
Cos'è allora un vulcano?
Alla luce delle nuove “scoperte” riguardiamo le definizioni di vulcano che gli alunni avevano
scritto sui quaderni.
Va bene dire che un vulcano è una montagna? No, perchè alcuni non si presentano come
montagne.
E’ corretto dire che emette solo lava? No, abbiamo visto che può emettere anche lapilli,
cenere e fumo.
E’ corretto dire che se non è in eruzione non è più un vulcano? No, perché dopo l’eruzione
segue una fase di quiete (e tutti sono d’accordo su questo).
Ogni alunno mette in rilievo sui quaderni cosa c'era di inesatto nella sua definizione di
vulcano, si discute e si arriva ad una definizione condivisa di vulcano:
Dal quaderno di Elisabetta:
Andiamo avanti...
Due problemi rimangono aperti:
- il primo: ancora non sappiamo da dove proviene il magma;
- il secondo: non sappiamo perchè i vulcani hanno forme così varie (a questo
proposito c'è sempre qualcuno che ipotizza che semplicemente la forma varia con
l'età: i vulcani piatti sono giovani, quelli a forma conica hanno avuto più eruzioni e
quindi hanno depositato più lava intorno).
E' importante terminare una lezione con una problematica in sospeso: questo
facilita il coinvolgimento e alla lezione successiva si fa inizialmente un punto
della situazione, un “dove eravamo rimasti” e si cercano le risposte ai
problemi rimasti insoluti.
PERCHE' I VULCANI HANNO FORME COSI' DIVERSE?
ESPERIENZA SULLE ERUZIONI
L'insegnante mostra immagini e filmati di eruzioni vulcaniche sia di tipo effusivo che esplosivo,
con lava che viene proiettata in aria ma anche con lava che scende tranquilla e lenta.
Quindi le eruzioni possono avvenire in modo molto diverso. “Da cosa dipende?”
Per mostrarlo si esegue una semplice esperienza: si scaldano fino a ebollizione tre beker
contenenti rispettivamente acqua, latte e purè.
(Da “Il laboratorio di scienze della terra, questo sconosciuto” di Maria Teresa De Nardis, Naturalmente, 1991, 4 (3), 7-9)
Al momento dell'ebollizione gli alunni possono osservare che, mentre l'acqua esce dal beker
senza problemi, il latte prima forma una pellicola e poi esce formando un po' di schiuma che
poi si allontana subito dal beker; il purè esce con difficoltà, formando delle bolle e schizzando,
e si depone ai lati del beker accumulandosi senza scorrere via. Se i beker fossero crateri di un
vulcano, cosa succederebbe allora? Gli alunni capiscono che il vulcano di forma conica si può
avere nel caso di un magma simile al purè, mentre nel caso di un magma simile al latte o
all'acqua la lava fuoriesce allontanandosi dal cratere e quindi non formando un edificio a forma
di cono.
Gli alunni concludono che la forma di un vulcano non dipende dall'età ma dal tipo
di magma.
Dal quaderno di Martina G.
Questa è anche l'occasione per definire magma e lava: il materiale fuso si chiama magma
quando è all'interno del vulcano e contiene anche i gas; quando esce, perde i gas e si
chiama lava.
Da dove proviene il magma?
Rimane da risolvere il problema della provenienza del magma.
L'insegnante chiede agli alunni: “ci sono fenomeni che ci fanno pensare che
sottoterra c'è qualcosa di caldo?”. A molti vengono in mente le acque termali, i
soffioni boraciferi, noi possiamo aggiungere i geyser, le solfatare, ecc.
Quindi sottoterra c'è calore. E' da lì che viene il magma.
Qui l'insegnante deve intervenire e spiegare, senza entrare nei dettagli della struttura
interna della Terra, che la terra è rivestita da un involucro sottile chiamato crosta, al
di sotto del quale c'è uno strato roccioso che in alcuni punti fonde e genera il magma,
che è roccia fusa che risale perchè è più calda. Si possono poi fare vedere filmati del
geyser Old Faithful e mostrare immagini come queste.
I vulcani italiani
ETNA
Come consolidamento possiamo far fare agli alunni una ricerca sui vulcani italiani, dicendo
loro di indicare dove sono, frequenza delle eruzioni e data dell'ultima eruzione.
Gli alunni incontrano in questo occasione i termini attivo, quiescente e spento, quindi è
l'occasione perchè emerga che un vulcano ha una specie di ciclo vitale.
L'insegnante mostra immagini di vulcani italiani e gli alunni possono osservare la loro forma
facendo ipotesi sul tipo più o meno fluido di magma che l’ha determinata.
L'insegnante può raccontare la storia dell'isola Fernandea, che è apparsa, è stata contesa e
poi è scomparsa nello stretto di Sicilia nel 1831, mostrando le immagini di un'isola irlandese
che nell'epoca moderna ha fatto la stessa cosa e della quale esiste documentazione
fotografica (isola Surtsey).
COSA È UN TERREMOTO
Dopo lo studio dei vulcani, cosa altro ci fa capire che la Terra è dinamica?
Inizia così il nuovo segmento del percorso. Per creare il giusto clima di coinvolgimento si mostrano filmati di terremoti
(ce ne sono tanti su Youtube) e immagini di danni di terremoti come queste:
HAITI 2010: IL PALAZZO
PRESIDENZIALE PRIMA
E DOPO IL TERREMOTO
ABRUZZO 2009
L'insegnante chiede se c'è qualche alunno che abbia mai sentito un terremoto e, in caso affermativo, fa
descrivere sensazioni e osservazioni. Tutti dicono subito che è un movimento del terreno, bisogna che qui
l'insegnante intervenga per fare caratterizzare meglio questo movimento con qualche aggettivo: è un
movimento che inizia e poi finisce, ha una durata limitata, è inaspettato. Si arriva poi ad una definizione
condivisa di terremoto.
Specie dopo il terremoto de L'Aquila, si apre una parentesi sulla previsione dei terremoti: quanto è
inaspettato un terremoto? è vero che i terremoti si possono prevedere? Facciamo allora un po' di
informazione per garantire loro che non è possibile prevedere con precisione dove e quando avverrà un
terremoto, niente di abbastanza preciso da potere oggi essere utile alla salvaguardia delle popolazioni.
Dal quaderno di Martina R.
COSA PROVOCA UN TERREMOTO
Una volta stabilito cosa è un terremoto l'insegnante chiede: cosa è che lo provoca? Spesso gli alunni
rispondono “lo scontro di zolle”, senza però riuscire ad approfondire. Qualcuno dice che i terremoti sono
provocati dalla rottura di rocce, e magari nomina le faglie.
Dove avviene questa rottura? Avviene sottoterra, ma quanto in profondità?
L'insegnante risponde che ci sono rotture di rocce che avvengono a profondità variabili da decine a qualche
centinaio di chilometri.
COME SI TRASMETTE IL MOVIMENTO
Dopo che una roccia si è rotta che cosa succede, perchè il terreno in superficie si muove?
L'insegnante chiede agli alunni se viene loro in mente qualche caso in cui un movimento si trasmette a
distanza. Tra gli esempi che fanno ci possono essere:quando passa l'autobus per strada i vetri della casa si
muovono, il movimento quindi si trasmette dall'autobus, alla strada, alle mura della casa, ai vetri.
Qualcuno a volte nomina le onde sismiche, senza avere una idea chiara di cosa siano, allora in questi casi
possiamo dire che anche il movimento del terreno si trasmette come nell'acqua, come le onde del mare.
EPICENTRO E IPOCENTRO
Ma perchè si rompono le rocce? Gli alunni parlano di nuovo di zolle, ma in questo caso dobbiamo dire loro
di aspettare perchè la causa della rottura delle rocce la scopriranno più avanti.
Se nessuno ancora li ha nominati, possiamo a questo punto parlare di epicentro e ipocentro.
GIAPPONE 2011
L'AQUILA 2009
GIAVA E SUMATRA 2004
L'insegnante mostra alcuni sismogrammi, accennando al sismografo come strumento
che li ha prodotti, senza entrare nei particolari del suo funzionamento. Gli alunni
parlano delle scale di misurazione dei terremoti Richter e Mercalli e guidati
dall'insegnante ne mettono in evidenza le differenze. A questo punto gli alunni si
rendono conto che la scala Mercalli dipende dalla qualità e dalla presenza di manufatti
e per questo viene utilizzata ormai solo per fare un confronto tra terremoti del passato
e attuali, ma che si verifichino nella stessa area o in aree simili.
Gli alunni possono a questo punto eseguire una ricerca sui maggiori terremoti italiani
come momento di consolidamento dei concetti appresi, dopo di che si può effettuare
una verifica su questa prima parte del percorso.
COSTRUIAMO INSIEME LA TEORIA DELLE TETTONICA A PLACCHE......
Un problema è rimasto ancora insoluto: cosa provoca la rottura delle rocce?
Per la fase di trattazione successiva, quella sulla tettonica a placche, è stato deciso
di seguire il percorso storico di elaborazione della teoria, per cui l'insegnante
conduce gli alunni sui passi degli scienziati, facendo in modo che scoprano passo
passo la teoria, a cominciare da Francis Bacon che per primo riconobbe la
corrispondenza tra alcuni margini continentali.
A questo scopo agli alunni viene fornito
un planisfero muto e non essendo
riportato altro, l'attenzione degli alunni si
concentrerà sui limiti delle terre emerse,
per
cui
anche
loro
notano
la
corrispondenza, in particolar modo tra le
linee di costa delle terre bagnate
dall'Oceano Atlantico.
In questa fase del percorso ogni alunno
incolla sul proprio quaderno le immagini
fornite, riportando le proprie osservazioni
e quelle derivate dalla discussione con i
compagni e con l'insegnante.
Ogni immagine viene anche riportata su
un cartellone.
WEGENER E LA DERIVA DEI CONTINENTI
L'insegnante porta gli alunni
sui passi dello scienziato
Wegener che costruì la teoria
della deriva dei continenti.
Partendo dalla osservata
complementarietà di alcune
linee di costa, Wegener, per
sostenere una possibile
“antica” coincidenza, utilizzò
alcune conoscenze
paleontologiche dell'epoca.
Gli alunni incollano piccole immagini di fossili sui loro planisferi muti (un
piccolo rettile chiamato mesosaurus e una pianta chiamata glossopteris che
vivevano 250-280 milioni di anni fa) simulando i ritrovamenti di questi fossili.
Abbiamo scelto di non considerare le prove geologiche, ovvero il fatto che ci fossero formazioni geologiche uguali
in continenti lontani, perchè, mentre gli alunni possono capire che lo stesso animale deve vivere in ambienti
uguali, non hanno le conoscenze necessarie per comprendere che formazioni uguali si sono formate in analoghe
condizioni.
Dalla posizione dei ritrovamenti di questi fossili anche alcuni alunni arrivano
alla stessa conclusione di Wegener: ai tempi in cui vivevano questi organismi
le terre interessate potevano essere unite. Oppure... altri esercitano la loro
fantasia e pensano a modi diversi in cui animali o piante della stessa specie
potevano vivere a così grandi distanze: ponti di terra, semi e uova
galleggianti...
Qui finisce il contributo di Wegener e l'insegnante racconta che questa teoria
non fu bene accolta dagli scienziati dell'epoca anche perchè Wegener disse
che i continenti si spostavano ma non spiegava come.
L'ESPLORAZIONE DEI FONDALI OCEANICI
Passano gli anni. Vengono esplorati
fondali oceanici fino ad allora
sconosciuti.
Il risultato è una carta che l'insegnante
mostra agli alunni, poi ogni alunno ne
riceve una copia da osservare e
incollare sul quaderno.
Gli alunni leggono le carte e osservano
che i fondali non sono piatti, ma che
anche sui fondali oceanici esistono
catene montuose come sulle terre
emerse, e che queste catene sono
collocate quasi precisamente al centro
degli oceani.
Abbiamo considerato troppo complicate le prove paleomagnetiche delle anomalie dei fondali oceanici, per cui questa
parte non viene presentata agli alunni.
Gli alunni riportano le osservazioni sul quaderno. Dopo le prove paleontologiche, un altro passo è
stato fatto. Anche la costruzione del cartellone procede.
DISTRIBUZIONE DI VULCANI E TERREMOTI
Attraverso istogrammi che i ragazzi possono costruire o che possono essere forniti
dall'insegnante, gli alunni notano che i vulcani attivi e i terremoti più forti sono principalmente
addensati in alcuni paesi. Dopo avere discusso se c'è un modo migliore per visualizzare questo
risultato, l'insegnante mostra le carte che riportano la distribuzione geografica di vulcani e
terremoti. Anche queste carte vengono date agli alunni che le incollano sul quaderno riportando
le proprie osservazioni.
Dalla distribuzione
geografica gli alunni notano
che vulcani e terremoti sono
distribuiti lungo linee che
dividono la superficie
terrestre in “zone” come un
puzzle. Lungo queste linee
la Terra è attiva ed è lungo
queste linee che avviene
movimento. Le parti del
puzzle sono dette placche o
zolle. Alcune placche
contengono solo continenti,
altre oceani, altre entrambi.
Questa è la differenza importante rispetto alla teoria di Wegener: egli credeva che i
continenti si muovessero (cioè solo la parte emersa delle terre), come zattere.
Il movimento determina l'attività vulcanica e sismica sui bordi dove le placche si
muovono: una contro l'altra, allontanandosi oppure scorrendo l'una rispetto all'altra.
Per esemplificare i movimenti si possono scegliere alcune zone come l'Islanda, dove
le placche si allontanano, l'India dove si scontrano, con formazione di montagne,
ecc.
Utilizzando due banchi e un giornale dove sono riportate le sagome del continente
americano, di Africa ed Europa si simula l'apertura dell'Oceano Atlantico.
LA SITUAZIONE DELL'ITALIA
Come consolidamento
l'insegnante consegna
agli alunni queste due
immagini che riportano
le distribuzioni di
vulcani e terremoti sul
territorio italiano.
Gli alunni riconoscono
la presenza di un
confine tra placche che
attraversa l'Italia da nord
a sud.
Da questa immagine gli alunni hanno
una conferma della loro ipotesi.
Questo è il cartellone completato alla fine del percorso sulla tettonica a placche.
Il percorso è quindi concluso e anche sulla seconda parte può essere
eseguita la verifica.
Inoltre ci possono essere possibilita' di approfondimenti con materiale che
si trova su internet:
-
Pangea “animata”:
650 Million Years in under 2 minutes
http://www.youtube.com/watch?v=NYbTNFN3NBo&feature=related
-
Storia della Terra riportata ad un anno