LABORATORIO DI ASTRONOMIA SOLARE

Relazione di presentazione del progetto
“ LABORATORIO DI ASTRONOMIA SOLARE “ 1)
LABORATORIO DI ASTRONOMIA SOLARE e’ un percorso di Astronomia e Fisica
per la Scuola Secondaria di Primo Grado costituito da una serie di appunti e lezioni contenute nel
manuale (INTRODUZIONE ALLO STUDIO DEL SOLE) che raccoglie precedenti esperienze
delle mie classi e numerosi collaborazioni con Enti esterni che si occupano di astronomia a vari
livelli (dalla didattica alla ricerca). Ogni modulo didattico è stato suddiviso in varie unità di
apprendimento. I risultati più significativi sono stati raccolti nella presentazione multimediale
realizzata da un piccolo gruppo di studenti della classe II.
Da dove nasce l’idea del Laboratorio
Il Laboratrio nasce nel 2003, quando l’insegnante decide di indirizzare molti dei suoi
interventi didattici verso l’astronomia, che considera molto utile per avviare gli studenti allo studio
sperimentale delle scienze. Infatti, l’astronomia unisce alle tipiche caratteristiche delle discipline
scientifiche un particolare fascino che “cattura” molto spesso l’attenzione e l’interesse degli
studenti.
I principali obiettivi del Progetto:
Sviluppare, razionalizzare e sistematizzare in un progetto unico una serie di precedenti
esperienze, fornendo uno sviluppo "emblematico" dell'insegnamento possibile delle Scienze
Fisico-Astronomiche .
Avvicinare gli studenti all'ambiente, alla Natura, e portarli verso la comprensione del
metodo scientifico.
Passare dalla teoria alla sperimentazione scientifica, attraverso l’osservazione dei
fenomeni partendo da quelli più semplici per arrivare a quelli un poco più complessi.
Introdurre poche leggi fisiche fondamentali ed un semplice apparato matematico da
considerarsi competenze scientifiche di base, per la formazione del cittadino e lo sviluppo
di nuove conoscenze.
1)
Istituto comprensivo CALDIERO - A. PISANO Statale VIA CONTI DA PRATO 9 (Vr)
Contatti: Bubani Massimo tel: fax: [email protected] Docente
I principali obiettivi del Progetto:
Sviluppare, razionalizzare e sistematizzare in un progetto unico una serie di precedenti
esperienze, fornendo uno sviluppo "emblematico" dell'insegnamento possibile delle Scienze
Fisico-Astronomiche .
Avvicinare gli studenti all'ambiente, alla Natura, e portarli verso la comprensione del
metodo scientifico.
Passare dalla teoria alla sperimentazione scientifica, attraverso l’osservazione dei
fenomeni partendo da quelli più semplici per arrivare a quelli un poco più complessi.
Introdurre poche leggi fisiche fondamentali ed un semplice apparato matematico che in
un contesto di insieme giocano il ruolo di grandi regolatrici dei fenomeni, da considerarsi
competenze scientifiche di base, per la formazione del cittadino e lo sviluppo di nuove
conoscenze.
Perché insegnare l’Astronomia nella Scuola in modo più organico e modulato di quanto
prevedano gli attuali programmi?
Innanzitutto essa esercita sui giovani un fascino ed una attrazione particolare e per questo
può essere usata come “veicolo” per introdurre in modo più agevole ed interessante molta parte
della Fisica. L’Astronomia inoltre si presta, meglio di altre Scienze, o almeno in modo più
immediato, ad insegnare e sperimentare il “metodo scientifico”.
Possiamo aggiungere che capire che cosa è il Sole, e sapere come lo si studia, da’ agli studenti un
sapere di base che li rende più curiosi dinnanzi a tutti i fenomeni naturali e, più in generale alla
Natura. Capire che il Sole e’ il vero regolatore del nostro pianeta migliora la loro coscienza
dell’ambiente stesso e ne favorisce il rispetto favorendo una coscienza più ambientalista.
L’astronomia, inoltre, si presta bene a studi interdisciplinari. Nell’ambito dell’astronomia la scelta
di indirizzare la nostra attenzione al Sole è dovuta anche alla facilità di svolgere osservazioni
durante le ore di lezione.
Perché la Fisica
Associare alla Astronomia la Fisica è fondamentale perché esse sono fortemente correlate:
entrambe trattano di radiazioni, campi gravitazionali, misure di distanze, di modelli e così via.
Inoltre la Fisica può essere usata per introdurre questi concetti sperimentando su oggetti che fanno
parte del vivere quotidiano e sono per così dire “a portata di mano”. La Fisica è inoltre
fondamentale per presentare i principi di funzionamento di vari strumenti usati in Astronomia,
abituando i giovani ad uso critico degli stessi. Nel laboratorio la Fisica e’ un una disciplina
“nascosta” che tuttavia pervade tutte le unità e serve ad introdurre importanti concetti fondamentali
che ricorrono spesso nello studio dell’Astronomia e della Astrofisica.
L’approccio
Questo Progetto unisce all’approccio tradizionale (“Geografia Astronomica”) quello innovativo
dell’astronomia visiva fatta sul campo con l’uso di telescopi e radiotelescopi.
Si parte dai concetti più semplici, avvicinando gli studenti piano piano alla comprensione dei
fenomeni tipici dell’astronomia solare secondo un percorso:
- osservare - misurare - astrarre e', il principio informatore primo di questo Progetto, assieme al
ruolo basilare delle discussioni tra docente e alunni sulle attività in svolgimento
Nell’approccio al LABORATORIO DI ASTRONOMIA SOLARE e’ importante tener
conto del fatto che i ragazzi/e sono stati i veri protagonisti del loro apprendimento. Questo concetto
informatore di tutto il progetto comporta la necessità di lasciare spazio alla discussione, al
laboratorio e agli altri elementi fondamentali già citati. Attraverso la discussione passano infatti
aspetti di socializzazione fondamentali per la formazione dello studente - scienziato e lo sviluppo di
una attenta capacità di osservazione ed analisi. Fondamentale è l’approccio con cui si affrontano i
problemi: spesso ci si trova con problemi che i ragazzi/e non riescono a risolvere. E’ importante
lasciare che i ragazzi/e stessi provino a cercare la soluzione che non va mai fornita “tout court”. In
tutto il LABORATORIO DI ASTRONOMIA SOLARE si è operato con strumenti:
autocostruiti e realizzati con materiali “poveri”: cartone, pennarelli, fotocopie, lenti recuperate
materiale elettronico, antenne inutilizzate etc.
1. gnomoni in cartoncino / sestanti / quadranti solari / meridiane solari / teodoliti
acquistati grazie ai fondi messi a disposizione dalla FONDAZIONE CARIVERONA
1. telescopio SKYWATCHER 150mm / telescopio solare CORONADO PST40 in luce Halpha / telescopio solare LUNT 60mm in luce CaK / telecamera LUMENERA SKYNYX
2.0 / filtri ed oculari / software
Moduli didattici
Il percorso è stato suddiviso in moduli didattici che a loro volta sono stati sviluppati in varie unità di
apprendimento.
Classe I
Schema del Modulo 1 – Introduzione alla Geografia Astronomica elementare
MODULO 1
Obiettivi del modulo
UNITA’ DIDATTICA
1.0 Elementi di Geografia
Astronomica
 Avvicinare i ragazzi al
concetto di sistema di
riferimento
 Fare acquisire gli elementi
fondamentali per
l’orientamento terrestre e
celeste
 Sviluppare una procedura
operativa univoca per
eseguire misure da ripetere
con precisione per diversi
mesi
 Applicare alcuni concetti
elementari per eseguire
semplici strumenti di
osservazione
1.1 Esperimento n°1:
studio del moto apparente
del Sole
1.2 Costruzione di semplici - applicando le nozioni teoriche
acquisite nell’unità didattica
strumenti per
n.1, gli studenti realizzano
l’osservazione della
semplici strumenti di misura
posizione del Sole
utilizzando
materiale
di
1.3 Misura dell’altezza
del Sole
 Sviluppare il metodo
scientifico
 Imparare a collaborare con
altri studenti di altre scuole
OBIETTIVI SPECIFICI
- latitudine e longitudine
- orizzonte terrestre
- zenit e nadir
- linea meridiana
- altezza ed azimut
- mezzogiorno vero
- gnomone
- moto apparente del Sole
- osservando la variazione
dell’ombra proiettata da
uno gnomone
1.4
Misura del
meridiano terrestre
recupero o di costo contenuto.
- utilizzando semplici
gnomoni in cartoncino
- applicazioni di nozioni
elementari di statistica quali
la media aritmetica
- applicazioni di semplici
nozioni di geometria euclidea
- Determinare il meridiano
terrestre utilizzando un
esperimento simile a quello
realizzato da Eratostene
- Utilizzare la rete di scuole “
“Eratostene “ *
- Utilizzare la posta elettronica
per comunicare i dati tra le
varie scuole
- Eseguire semplici calcoli
statistici
Classe II
Schema del Modulo 2 – Il Sole – teoria ed osservazione
MODULO 2
Obiettivi del modulo
UNITA’ DIDATTICA
2.0
Il Sole: teoria
- Fornire le principali
informazioni teoriche
per studiare i fenomeni
visibili sul Sole
- Saper approcciarsi ad una
strumentazione osservativa
complessa (telescopi)
2.1
Programma
osservativo:
- Saper raccogliere ed
analizzare immagini
e video
il Sole in luce bianca
- Saper riconoscere i fenomeni
studiati
teoricamente
e
saperli analizzare da un
punto di vista qualitativo
- Avere una visione
“completa” di cosa significa 2.3
osservare il Sole
- Saper gestire autonomamente
un osservazione
astronomica
Programma
osservativo:
Il Sole in luce H-alpha
1.3
Programma
osservativo:
Il Sole in luce CaK
OBIETTIVI SPECIFICI
- Le distanze astronomiche
- Caratteristiche chimiche –
fisiche ed astronomiche del Sole
- L’energia solare
- L’interno del Sole
- Il campo magnetico solare
- Il vento solare
- La radiazione elettromagnetica
- Cosa arriva sulla Terra?
- L’atmosfera terrestre ed il seeing
- Macchie solari
- Granulazione solare
- Attività solare: il numero di
Wolf
- Classificazione delle macchie
solari
- gli studenti realizzano una
scheda di raccolta dati
- alla “caccia” di macchie
- realizzare video ed immagini sul
Sole
- classificare le macchie solari
osservate
- Osservazione di fenomeni come
le protuberanze solari ed i
filamenti in luce bianca e
utilizzando un'altra lunghezza
d’onda: confronto di immagini
- scheda raccolta dati
- Realizzare video ed immagini
del Sole in luce H-alpha
- Classificare le protuberanze
solari
- osservazione di fenomeni come
le macchie solari in luce di
Calcio e i plages
- osservare gli stessi fenomeni
visibili in luce bianca utilizzando
un'altra
lunghezza
d’onda:
confronto di immagini
- scheda raccolta dati
- realizzare video ed immagini del
Sole in luce CaK
- prevedere le possibili formazioni
di macchie solari studiando la
meteorologia
solare
nella
frequenza del CaK
Classe III
Schema del Modulo 3 – Dall’osservazione alla misura…
MODULO 3
Obiettivi del modulo
- Applicare la matematica allo
studio delle scienze
sperimentali
- Ricavare informazioni
quantitative dalle
osservazioni solari
- Sapere ricavare informazioni
dai grafici cartesiani ricavati
sperimentalmente
- Monitorare in maniera
sistematica un evento
naturale
- Ricavare informazioni
facendo uso della statistica
UNITA’ DIDATTICA
3.0
Misuriamo le
OBIETTIVI SPECIFICI
- Utilizzare semplici conversioni
numeriche
dimensioni dei
- Saper utilizzare software di analisi
fenomeni solari
dell’immagine (nel nostro caso
abbiamo usato un software gratuito
SALSAJ fornito dalla piattaforma
europea “Handofuniverse” di cui
facciamo parte come scuola pilota)
- Applicando il concetto di
proporzione, i ragazzi determinano le
dimensioni dei fenomeni osservati
(macchie solari, filamenti,
protuberanze ecc.)
Introdurre
il concetto di energia
3.1 La radiazione
termica con le sue unità di misura
termica: determinazione - saper collegare il concetto di
della costante solare
temperatura e di calore tra loro
evidenziando le loro differenze
- eseguire un semplice esperimento di
fisica (scambio termico)
- applicare semplici formule di fisica
per determinare la costante solare
- applicare in maniera autonoma il
metodo scientifico
introdurre
i concetti fondamentali
3.2
Programma
delle onde
osservativo:
- studiare lo spettro elettromagnetico in
il Sole nella
maniera teorico – pratica
banda delle microonde - applicare le leggi dell’elettrologia
alla realizazione di semplici circuiti
elettronici
- avvicinare gli studenti alla
tecnologia elettronica
- realizzare uno strumento
osservativo come un radiometro
- fare capire, utilizzando semplici
esperimenti, analogie e differenze
tra onde radio, infrarossi e luce
visibile
- osservare il moto apparente del Sole
misurandone le radiazioni radio
emesse
- determinare la temperatura della
fotosfera solare
studio
dell’atmosfera terrestre
3.3
PROGRAMMA
OSSERVATIVO: Il Sole - comprensione di cosa significa
finestra atmosferica in astronomia
nella banda delle onde radio
saper
collaborare con enti esterni
– ricerca dei SID
(I.A.R.A.) facendo domande e
ricavando consigli utili
- - monitorare sistematicamente
l’attività solare per raccogliere e
rappresentare dati .
Scheda
RETE DI ERATOSTENE
occasioni e strumenti per esperienze collaborative di Astronomia in rete
La Rete di Eratostene nasce nel febbraio del 2001 e si sviluppa grazie alla collaborazione di
numerosi insegnanti di tutta Italia particolarmente interessati all'Astronomia. E’ stata così realizzata
una rete di scuole allo scopo di favorire la conoscenza dell'Astronomia proponendo esperienze
semplici, ma didatticamente importanti, di tipo pratico e collaborativo.
La Rete di Eratostene è promossa dal MIUR (Ministero per l'Istruzione, Università e Ricerca),
nell'ambito dell'iniziativa "Gli studenti fanno vedere le stelle"
Chiunque sia interessato può partecipare iscrivendosi personalmente ad una mailing-list oppure in
qualità di referente di una scuola.
La Rete di Eratostene ha un comitato didattico composto da: Nicola Scarpel, Lucia Corbo e
Giuseppe Rolfo. Scuola-polo nazionale del progetto: Scuola Media "Dante Alighieri"
sede "Vettor Pisani" Venezia-Lido tel. e fax 041-5260994
referente per il progetto e coordinatore: prof. Nicola Scarpel
La Rete di Eratostene ha un
comitato didattico composto da:
Nicola Scarpel, Lucia Corbo e
Giuseppe Rolfo.
Scuola-polo nazionale del progetto:
Scuola Media "Dante Alighieri"
sede "Vettor Pisani"
Venezia-Lido
tel. e fax 041-5260994
referente per il progetto e
coordinatore: prof. Nicola Scarpel
La Rete di Eratostene nasce nel febbraio del 2001 e si sviluppa grazie alla collaborazione di
numerosi
insegnanti di tutta Italia particolarmente interessati all'Astronomia. Abbiamo così
realizzato una
rete di scuole che ha come obiettivo generale quello di favorire conoscenza
dell'Astronomia, proponendo esperienze semplici ma didatticamente importanti, di tipo pratico e
collaborativo.
Il sito è ospitato da Vialattea.net - iniziativa di divulgazione scientifica.