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MIGLIORAMENTO DEGLI APPRENDIMENTI DI BASE E VALUTAZIONE INTERNAZIONALE OCSE-PISA MODULO DI FORMAZIONE SCIENZE SEMINARIO del 6 dicembre 2005 Gruppo I Conduttori: Rosarina CARPIGNANO e Daniela LANFRANCO Nomi dei partecipanti ARENARI Ileana CARLETTI Emilia CEDRINI Elena MUSSANO Cristina OLIVERO Anna Maria PALMUCCI Guido QUAGLIOTTI Francesca RINALDI Anna SIMONINI Anna Maria Scuola ITG Rubens - Biella LS Gramsci - Ivrea LST Ferrari - Torino SE DD2° Circolo - Savigliano SMS Muzzone - Racconigi ITGC Baruffi - Ceva IP Arte - Torino SMS Muzzone - Racconigi LS Gramsci - Ivrea Attività del mattino 1. Accoglienza e conoscenza. I conduttori ed i corsisti si sono reciprocamente presentati illustrando brevemente il loro ruolo nella scuola. 2. Finalità OCSE-PISA. Tramite una breve presentazione in power point sono state ricordate le finalità e gli obiettivi del progetto. E’ seguito un momento di discussione per verificare che tali finalità fossero condivise da tutti i componenti del gruppo. 3. Esame del quesito MAIS. I corsisti sono stati invitati a prendere visione del quesito e a farne una lettura critica relativamente ai seguenti aspetti: - linguaggio - conoscenze sottese - competenze richieste I corsisti si sono riuniti in piccolissimi gruppi (due o tre persone), hanno analizzato il quesito e ne hanno discusso tra loro. Con attività di brain storming sono state raccolte le varie osservazioni e sono state riportate sulla lavagna le parole chiave individuate per i vari aspetti. E’ emerso quanto segue. Linguaggio: il testo iniziale è troppo lungo e contiene termini difficili. Nella domanda 1 origina confusione il fatto che si faccia riferimento ad una figura quando invece c’è una tabella. Nella domanda 2 il modo con cui è formulato il quesito farebbe pensare che manchi una sostanza nei reagenti, mentre poi viene chiesto di indicare come mancante un prodotto di reazione. Nella domanda 3 ritorna l’equivoco figura/tabella e la tabella stessa non è molto chiara. Ci si è inoltre chiesto se quando i quesiti vengono presentati agli studenti sono effettivamente precisati tipo di quesito, processo, argomento e situazione che, a parere dei corsisti, sarebbe un ulteriore fonte di confusione. Conoscenze: la risposta alla domanda 1 prevede che siano note le reazioni chimiche del metabolismo energetico che avvengono nel citoplasma (glicolisi) e nei mitocondri (respirazione cellulare). Per la domanda 2 è necessario che gli studenti conoscano il processo della fotosintesi clorofilliana, mentre per la domanda 3 non è richiesta nessuna conoscenza particolare poiché non è indispensabile il concetto di concentrazione (ci si può arrivare per intuito), né che siano noti i gas citati. Competenze: la risposta alla domanda 1 richiede un percorso concettuale non immediato: il mais è un cereale → i cereali contengono carboidrati → i carboidrati nei processi digestivi vengono demoliti a zuccheri semplici → il glucosio è uno zucchero semplice → negli organismi aerobi il glucosio viene demolito a diossido di carbonio e acqua, viene consumato ossigeno e si produce molta energia. La domanda 2 è di stretta conoscenza e come tale non richiede competenze. La domanda 3 richiede che gli studenti riconoscano che i dati forniti sono legati tra di loro da un rapporto matematico (per poter comprendere il quesito) e che ragionino sulle opzioni della scelta multipla per individuare la variabile mancante. 4. Presentazione da parte di ogni insegnante, a vari livelli, del modo con cui affrontano in classe i contenuti presenti nel quesito. I corsisti hanno brevemente illustrato le modalità ed il livello di approfondimento con cui trattano gli argomenti in discussione. Ne è emerso un panorama completo dalla scuola elementare, alla secondaria di primo grado, alla secondaria di secondo grado (vari indirizzi). 5. Esame di alcuni testi scolastici. Il gruppo di lavoro ha convenuto che buona parte della difficoltà del quesito sta nel fatto che le domande riguardano fenomeni simili, strettamente correlati tra di loro, ma che, probabilmente, vengono trattati in tempi separati (respirazione cellulare e fotosintesi) e anche da insegnanti diversi (combustione). Sono stati quindi esaminati alcuni testi scolastici e si è verificato che, nella maggior parte dei casi, non sono assolutamente evidenziati i collegamenti tra i vari fenomeni. Fa eccezione il testo Casagranda, Fantini, Menotta, Monesi, Piazzino – 15 Moduli per lo Studio delle Scienze della Natura – Italo Bovolenta Ed. nel quale non solo il collegamento è ben rimarcato, ma anche evidenziato a livello grafico. 6. Confronto tra fenomeni simili appartenenti didatticamente a discipline diverse (combustione/respirazione). Il gruppo di lavoro ha approfondito le problematiche relative ai due fenomeni soprattutto relativamente alla trattazione didattica ai vari livelli scolari. E’ stato fatto notare che il grafico, pur estremamente chiaro, è però inesatto in quanto la linea del tempo dovrebbe essere più lunga nel caso della demolizione dove la reazione avviene attraverso molti stadi intermedi per generare energie compatibili con la vita delle cellule. 7. Quali modifiche apportare all’insegnamento tradizionale. A conclusione dei lavori della mattina i corsisti sono stati concordi nel sostenere che vale la pena di ripensare alle proprie metodologie al fine di verificarne la coerenza con le finalità del Progetto OCSE-PISA. In linea di massima sono state individuate due strategie sicuramente indispensabili: a) apertura tra le discipline nella stessa classe b) apertura ai problemi della vita quotidiana Attività del pomeriggio 1. Presentazione da parte di una corsista del sito ENISCUOLA.NET. Poiché nel corso dei lavori della mattinata si era parlato di questo sito di cui la Collega è autrice, ad inizio pomeriggio ne ha illustrato finalità e struttura. 2. Argomento di lavoro: I CAMBIAMENTI DI STATO I corsisti, divisi in tre gruppi, sono stati invitati ad illustrare le modalità con cui trattano in classe questo argomento. I docenti hanno discusso tra di loro, si sono confrontati, hanno delineato su lucido gli aspetti generali dei loro percorsi e li hanno presentati a tutto il gruppo di lavoro. La presentazione collettiva ha offerto spunti di discussione relativi a vari aspetti: metodologie, approccio sperimentale, difficoltà tecniche e/o organizzative, livelli di approfondimento, ecc. La conduttrice Daniela Lanfranco ha presentato un modello di percorso sullo stesso tema mettendone in luce alcuni aspetti particolari. 3. Lavoro per il prossimo incontro. Per il prossimo incontro i corsisti dovranno preparare un percorso, su un argomento che sarà concordato via e-mail con i conduttori, cercando di soddisfare le finalità dell’OCSE-PISA. Allegato: Scheda sulla fusione/solidificazione delle sostanze FUSIONE E SOLIDIFICAZIONE DI SOSTANZE SOLIDE PURE CRISTALLINE E AMORFE Finalità saper riconoscere i passaggi di stato nei fenomeni del mondo che ci circonda Obiettivi generali - saper utilizzare metodiche atte a provocare cambiamenti di fase in una sostanza - saper riconoscere nei punti di transizione tra fasi diverse i dati caratteristici per l’identificazione delle sostanze - saper interpretare microscopicamente una sosta termica - saper interpretare il fenomeno dell’evaporazione in presenza e in assenza di ebollizione OBIETTIVI SPECIFICI La trasformazione dell’acqua in ghiaccio è un fenomeno reversibile che può essere ripetuto un numero infinito di volte La massa non cambia A parità di massa il ghiaccio ha un volume maggiore dell’acqua liquida Il fenomeno è reversibile non solo per l’acqua, ma anche per altre sostanze Si conferma la conservazione della massa A parità di massa il volume diminuisce quando la sostanza solidifica Le sostanze cristalline presentano una sosta termica in corrispondenza del punto di fusione,quelle amorfe no Utilizzando masse diverse di sostanza il punto di fusione non cambia, ma si allunga il tratto in cui la ESPERIENZA FUSIONE / SOLIDIFICAZIONE DEL GHIACCIO FUSIONE DI SOSTANZE SOLIDE PURE CRISTALLINE E AMORFE MODALITA’ Livello semiquantitativo. Non si costruisce il grafico temperatura-tempo, ci si limita ad annotare alcune temperature in condizioni diverse (ghiaccio, miscela acqua/ghiaccio, acqua), in tutto una decina di misure. Si pesa il recipiente contenente l’acqua nei due stati di aggregazione e, con un pennarello, si indica il livello dell’acqua e del ghiaccio. N.B. Si usa acqua distillata. Livello quantitativo. In condizioni ottimali si potrebbero costituire 9 gruppi: 3 fondono una sostanza cristallina, 3 un’altra sostanza cristallina, 3 una sostanza amorfa. I tre gruppi che usano la stessa sostanza ne utilizzano quantità diverse. Si pesa prima e dopo la fusione. Si indica il livello dopo la fusione e dopo la successiva solidificazione. Si costruisce il grafico temperatura-tempo annotando la temperatura ogni 30’. APERTURE AL REALE - Ciclo dell’acqua - Vita acquatica - Rottura delle tubazioni - Riconoscimento delle sostanze cristalline - Lavorazione del vetro e delle materie plastiche temperatura è costante La miscela ghiaccio/sale ha un punto di fusione più basso del ghiaccio puro Si raggiungono punti di fusione più bassi con quantità maggiori di sale. FUSIONE DELLA MISCELA GHIACCIO / SALE Livello qualitativo. A parità di ghiaccio si preparano miscele con quantità variabili di sale. Non è indispensabile costruire la curva di fusione, l’importante è individuare la temperatura minima raggiunta dalla miscela. - Sale sulle strade d’inverno - Miscele frigorifere Con attività di verbalizzazioni scritte individuali e di Brain Storming collettive, attraverso le fasi di analisi ed interpretazione dei risultati si deve pervenire alla formalizzazione dei seguenti concetti: Il passaggio di stato da solido a liquido si chiama fusione ed il passaggio inverso solidificazione Per ciascuna sostanza la temperatura di fusione e di solidificazione coincidono Al di sotto del punto di fusione il calore fornito genera un aumento dell’energia cinetica delle particelle e quindi un aumento di temperatura. In questa fase la sostanza si trova allo stato solido. In prossimità del punto di fusione il calore fornito viene invece utilizzato per far avvenire il passaggio di stato, cioè per spezzare i legami tra gli strati molecolari. Le particelle sono quindi in grado di scivolare le une sulle altre. Il calore fornito in questo intervallo di tempo si chiama calore latente di fusione. Il calore latente di fusione viene definito come la quantità di calore che deve essere fornita ad 1 chilogrammo di sostanza pura per far avvenire il passaggio di stato. Il valore numerico del calore latente di fusione (calore fornito) è uguale a quello del calore latente di solidificazione (calore sottratto) Le sostanze cristalline, nelle quali c’è una disposizione ordinata degli atomi, hanno un punto di fusione ben netto e la relativa curva di fusione/solidificazione presenta la sosta termica Le sostanze amorfe, nelle quali c’è una disposizione non ordinata degli atomi, non hanno un punto di fusione ben netto, ma un intervallo di rammollimento e la loro curva di fusione/solidificazione è caratterizzata da una crescita più o meno regolare della temperatura. La temperatura di fusione non dipende dalla massa (poiché è necessaria la somministrazione di più calore per fondere una quantità maggiore di sostanza, aumenta il calore latente e quindi la lunghezza del tratto di sosta termica, ma il punto di fusione non varia) La temperatura di fusione è un dato caratteristico di ogni sostanza pura e può quindi essere utilizzato per il suo riconoscimento Durante la fusione/solidificazione la massa si conserva, il volume invece diminuisce nel passaggio da liquido a solido Il comportamento anomalo dell’acqua (non giustificabile a livello di scuola media?) fa sì che, a parità di massa il ghiaccio ha un peso specifico minore dell’acqua liquida e galleggia su di essa. Ciò ha implicazioni importantissime per la vita sul nostro pianeta perché consente la vita marina al di sotto dello strato di ghiaccio. Le miscele saline hanno un punto di fusione più basso del solvente puro. Questo fenomeno prende il nome di abbassamento crioscopico. Il fenomeno è ampiamente sfruttato durante l’inverno, quando si butta il sale sulle strade, per prevenire la formazione di strati pericolosi di ghiaccio. La miscela acqua/sale è nota come miscela frigorifera ed è utilizzata quando si vogliono raggiungere temperature inferiori agli 0°C.
