PROGRAMMAZIONE DISCIPLINARE DI FISICA AMBIENTALE
L'indirizzo “Chimica, Materiali e Biotecnologie” integra competenze specifiche nel campo dei materiali (* leggasi anche sostanze ed entità fisiche coinvolte nelle trasformazioni
energetiche) e delle analisi strumentali, nei processi di produzione (* leggasi anche attività in ambito civile), in relazione alle esigenze delle realtà territoriali, in diversi ambiti
produttivi e nel settore della prevenzione e della gestione di situazioni a rischio ambientale e sanitario; in particolare l'articolazione “Biotecnologie ambientali” mira ad approfondire
competenze relative al governo e al controllo di progetti, processi e attività nel rispetto della normativa ambientale e della sicurezza e dello studio sulle interazioni fra sistemi
energetici e ambiente .
Il docente di “Fisica ambientale” concorre a far conseguire allo studente, al termine del percorso quinquennale, i seguenti risultati di apprendimento relativi
al profilo educativo,
culturale e professionale
: utilizzare modelli appropriati per investigare su fenomeni e interpretare dati sperimentali; riconoscere gli aspetti geografici, ecologici, territoriali
dell’ambiente naturale ed antropico, le connessioni con le strutture demografiche, economiche, sociali, culturali e le trasformazioni intervenute nel corso del tempo;
padroneggiare l’uso di strumenti tecnologici con particolare attenzione alla sicurezza nei luoghi di vita e di lavoro, alla tutela della persona, dell’ambiente e del territorio; intervenire
nelle diverse fasi e livelli del processo produttivo, dall’ideazione alla realizzazione del prodotto, per la parte di propria competenza, utilizzando gli strumenti di progettazione,
documentazione e controllo. Da qui le declinazioni riportate più sopra tra parentesi (*): si può ritenere assimilabile ad un sistema energetico anche un edificio ad uso civile, impianti ed
apparecchiature elettroniche di uso quotidiano o un sistema di trasporti, in quanto prevedono un uso di energia ed una relazione con l'ambiente, inteso sia come naturale che come civile,
economico e sociale.
La disciplina, nell’ambito della programmazione del Consiglio di classe, concorre al raggiungimento dei seguenti risultati di apprendimento, come da indicazioni ministeriali, relativi
all’indirizzo, espressi in termini di competenze
A1_ Acquisire i dati ed esprimere qualitativamente e quantitativamente i risultati delle osservazioni di un fenomeno attraverso grandezze fondamentali e derivate
A2_ Individuare e gestire le informazioni per organizzare le attività sperimentali
A3_ Utilizzare i concetti, i principi e i modelli della chimica fisica per interpretare la struttura dei sistemi e le loro trasformazioni
A4_ Elaborare progetti chimici e biotecnologici e gestire attività di laboratorio
A5_ Controllare progetti e attività, applicando le normative sulla protezione ambientale e sulla sicurezza
A6_ Utilizzare le reti e gli strumenti informatici nelle attività di studio, ricerca e approfondimento disciplinare
Il relazione al contesto socioeconomico in cui si inserisce l’istituto, alle conoscenze pregresse in fisica degli alunni in uscita dal primo biennio e alla metodologia di insegnamento
prevista dal docente, la disciplina Fisica Ambientale per il secondo biennio e la classe quinta dell’articolazione Biotecnologie Ambientali dell’ITIS Fermi di Bassano del Grappa (VI)
declina i risultati di apprendimento sopra riportati in termini di competenze nei seguenti obiettivi in termini di conoscenze e abilità:
• far conoscere i fondamenti fisici che sono alla base dei fenomeni riguardanti l'interazione reciproca tra uomo e ambiente: impatto sul territorio, sull’ambiente, sulle persone, di
attività civili e processi industriali, di trasformazioni ed utilizzi di energia nonché di fenomeni fisici naturali
• far conoscere i principi di funzionamento e le caratteristiche principali delle applicazioni tecnologiche coinvolte negli usi dell'energia e delle onde elettromagnetiche in generale
(comunicazioni, medicina, ricerca)
• far acquisire l'abilità di comprensione ed utilizzo delle normative tecniche riguardanti gli argomenti oggetto di studio (acustica, certificazione energetica di edifici, inquinamento
elettromagnetico, radiazioni ionizzanti-radon)
• fornire la conoscenza di tecniche di misurazione di grandezze fisiche coinvolte nei fenomeni oggetto di studio
• fa acquisire abilità di calcolo di indicatori di qualità/benessere/performance citati nelle normative tecniche, nonché capacità di interpretarli
• fornire la conoscenza di tecniche e tecnologie per l'efficienza energetica e per la protezione da inquinamento acustico, luminoso, elettromagnetico e nucleare
• far acquisire la capacità di proporre soluzioni a problemi anche non strutturati in precedenza operando scelte in modo autonomo e responsabile
aggiornato a ottobre 2016
METODOLOGIA: L’apprendimento dei contenuti e delle abilità applicative che concorrono al raggiungimento delle competenze previste avviene attraverso un processo reiterato ad
ogni unità , così strutturato:
- lezione partecipata con impiego di lavagna, mezzi audiovisivi, testo, quaderni, dispositivi anche personali connessi ad internet (saltuario intevento di esperti esterni per
dimostrazioni/seminari/misure tecniche)
- assegnazione di lavoro autonomo di esercizio delle abilità mostrate e/o di approfondimento personale
- feedback da lezione precedente e rielaborazione autonoma
- completamento / integrazione / rafforzamento di talune conoscenze e/o abilità applicative tramite correzioni alla lavagna, eventualmente associate a momenti di verifica orale
valida per la valutazione
STRATEGIE DIDATTICHE
- collegamento alle conoscenze pregresse individuate via via attraverso il dialogo educativo e disciplinare
- uso di linguaggio specifico
- uso di comunicazione verbale, non verbale, dimostrazioni pratiche dal vivo o virtuali
- riferimento continuo alle implicazioni professionali a cui si possono riferire le conoscenze trasmesse e le abilità applicative insegnate con indicazioni metodologiche finalizzate
all’autonomia
- adeguamento dei ritmi di lavoro al percorso pregresso della classe con eventuali digressioni e ripasso di prerequisiti
- adeguamento, per quanto possibile, del livello di abilità richiesto alle inclinazioni e alle caratteristiche personali e di apprendimento di ciascun allievo
ATTIVITA’ INTEGRATIVE: Sono previste, nel corso del secondo quadrimestre, interventi dimostrativi di misurazioni ambientali da parte di tecnici ARPAV su
➢ inquinamento acustico (classi terza e quarta per l’a.s. 2016-2017)
➢ (in via di definizione) seminari/dimostrazioni utilizzo strumenti di misura fonometrica (classi terza e quarta per l’a.s. 2016-2017)
➢ inquinamento da campi elettromagnetici non ionizzanti (telefonia etc.) - (classe quinta)
➢ presenza di radiazioni ionizzanti (radionuclidi, radon) - (classe quinta)
➢ inquinamento luminoso - (classe terza e/o quinta)
MODALITA’ DI RECUPERO
In itinere per recupero di prerequisiti comuni, oppure personalizzato con lavoro da svolgere autonomamente per lacune circoscritte ad una minoranza ed imputabili a responsabilità degli
allievi, salvaguardando in ogni caso il raggiungimento degli obiettivi formativi minimi previsti per ogni unità di apprendimento; in itinere con tutto il gruppo classe per lacune diffuse
alla maggioranza; sportello secondo modalità previste stabilite dal Collegio Docenti nel secondo quadrimestre.
Gli obiettivi minimi sono indicati come abilità; i livelli di competenza si differenziano per correttezza, completezza e autonomia nel raggiungimento degli stessi.
MEZZI E STRUMENTI: testi in adozione : Luigi Mirri, Michele Parente, Fisica ambientale, Zanichelli 2014 - volume per il secondo biennio
Luigi Mirri, Michele Parente, Fisica ambientale, Zanichelli 2014 - volume per il quinto anno
Dispense per consultazione e integrazione redatte dal prof. Riccardo Fanton e scaricabili all’indirizzo http://www.boscardin.gov.it/libri_testo.htm
Materiale documentale, audiovisivo e applet di simulazione reperiti in rete dal docente e dagli studenti nelle attività di ricerca e approfondimento
Calcolatrice scientifica, quaderno personale, dispositivi personali di ricerca online.
aggiornato a ottobre 2016
PIANO DI STUDIO DELLA DISCIPLINA del 3° ANNO E DEL 4° ANNO PER L’A.S. 2016/2017
COMPETENZE
UDA
UDA
UDA n.1
Prerequisiti: Moto circolare
uniforme, grandezze angolari,
utilizzo di funzioni goniometriche
titolo
Oscillazioni e onde meccaniche
A1 per la parte di misurazione
A3 nell’interpretazione di
“sistema” acustico
A6 per l’approfondimento /
integrazione delle lezioni
periodo settembre - ottobre
UDA n.2
Prerequisiti: UDA 1
titolo
Acustica ambientale
periodo novembre - dicembre
UDA n.3
Prerequisiti: UDA 1 e 2
titolo Campi acustici
periodo gennaio - febbraio
UDA n.4
Prerequisiti: UDA 1, 2, 3
titolo Modelli di calcolo di indici
di valutazione acustica
periodo marzo - aprile
A1
A2 per l’individuazione delle
grandezze da misurare
A3
A5 su inquinamento acustico
A6
A1
A2
A3
A5
A6
A1
A2
A3
A5
A6
DISCIPLINE
CONCORRENTI
CONOSCENZE
ABILITA’
Moto armonico e funzione descrittiva.
Grandezze
caratteristiche
di
una
oscillazione, relazione tra oscillazione e
onda armonica generata in un mezzo
trasmissivo. Onde bi-tridimensionali e
sistemi di onde. Il suono. Energia trasmessa
da un’onda, interferenza, riflessione
rifrazione , principio di Huygens,
diffrazione. Terminologia specifica.
Saper utilizzare le relazioni tra le grandezze di
una oscillazione e di un’onda armonica, saper
calcolare / spiegare il risultato di interferenza /
riflessione / rifrazione / diffrazione applicata
ad onde generiche meccaniche
Pressione, potenza intensità, densità di
energia acustiche, velocità del suono, suoni
composti - analisi in frequenza, scala dB,
elementi di psicoacustica e sensazione
sonora, scala dB, danni da inquinamento
acustico, valutazione della rumorosità.
Saper utilizzare le definizioni delle grandezze
acustiche fondamentali, anche in relazione agli
effetti sull’uomo, per comprendere la
normativa sulla sicurezza per l’inquinamento
acustico, saperne calcolare / misurare i valori e
proporre soluzioni migliorative.
Definizione di campo libero e riverberante,
propagazione in ambiente esterno e in
ambienti chiusi, rumore da calpestio,
requisiti acustici passivi di legge, materiali
e tecniche per prestazioni acustiche passive.
Saper
utilizzare
le conoscenze per
comprendere la normativa, organizzare misure,
interpretare i risultati, proporre soluzioni
migliorative.
Modelli di calcolo del potere fonoisolante,
dell’isolamento acustico di facciata e del
rumore da calpestio. Valutazione del
rumore da impianti tecnologici
Interventi passivi per il contenimento del
rumore
Saper scegliere il modello di calcolo adatto al
contesto.
Saper applicare i modelli studiati per il calcolo
degli indici di valutazione citati nelle
normative
Saper indicare interventi/strategie migliorative
a seconda del contesto e dei dati numerici
CHIMICA
ANALITICA
(programmazione
QUARTO anno) per
la parte di
fotometria
MATEMATICA per
la parte delle
funzione d’onda
armonica
aggiornato a ottobre 2016
PIANO DI STUDIO DELLA DISCIPLINA del 5° ANNO PER L’A.S. 2016/2017
COMPETENZE
UDA
UDA
UDA n.1
Prerequisiti: Fisica del primo
biennio (gravitazione. moto
circolare uniforme, conservazione
dell’energia meccanica)
A1
titolo Elettricità e magnetismo
A3
periodo settembre - novembre
A6
ABILITA’
Elettrostatica: Carica elettrica e forza elettrostatica,
concetti di campo, potenziale, energia potenziale e
relazioni tra grandezze. Circuitazione, flusso elettrico,
Th,Gauss, campo elettrico da lastra sottile carica e
condensatore piano.
Corrente elettrica: Intensità, leggi di Ohm, potenza
elettrica, effetto Joule, circuiti elettrici (maglie, nodi,
rami) resistenze in serie e in parallelo
Magnetismo: Legge di Ampere, induzione magnetica,
campo/forza magnetica, circuitazione dell’induzione,
flusso di B, equazioni di Maxwell
Induzione elettromagnetica: legge di Faraday
Neumann, corrente indotta, legge di Lenz, induttanza
Cenni sulla corrente alternata: impedenza, circuiti
ohmici, potenza in corrente alternata, circuito RLC,
fattore di potenza
Saper applicare le relazioni tra le grandezze
trattate nell’elettrostatica (oltre a semplici
quesiti di esercizio) a problemi legati alle
strutture della materia e a fenomeni fisici
macroscopici.
Saper risolvere circuiti ohmici.
Saper risolvere problemi di interazione tra
magneti, tra correnti e tra magneti e correnti,
con particolare riferimento al corretto utilizzo di
misure di campi e grandezze elettromagnetiche.
UDA n.2
Prerequisiti: UDA 1
titolo
Onde elettromagnetiche
A3
periodo novembre - dicembre
A6
Th. di Faraday Neumann Lenz. Equazioni di Maxwell
per l’elettrodinamica, generazione e propagazione
delle onde elettromagnetiche. Fenomeni ondulatori:
interferenza, riflessione, rifrazione, diffrazione dal
punto di vista elettromagnetico.
Intensità di un’onda elettromagnetica. Polarizzazione.
Spettro elettromagnetico.
UDA n.3
Prerequisiti: UDA 1 e 2
titolo Inquinamento
elettromagnetico
periodo gennaio
A1
A2
A3
A5
A6
DISCIPLINE
CONCORRENTI
CONOSCENZE
Effetti delle radiazioni ionizzanti sui tessuti
biologici/sull’uomo (campi a b.f., r.f e microonde,
elettrodotti, ambiente domestico, radiazione di fondo,
telefonia mobile, antenne tv), metodi di controllo e
protezione: controllo del campo prodotto da
elettrodotti, normativa.
Saper utilizzare le relazioni tra grandezze
elettromagnetiche variabili in un circuito e le
caratteristiche di onde e.m.
Saper utilizzare le relazioni che spiegano i
fenomeni ondulatori nel caso di onde e.m.
Saper leggere uno spettro elettromagnetico e
utilizzare la relazione tra intensità e le
caratteristiche di un’onda e.m. anche rispetto
alla sorgente.
Saper comprendere ed esporre in lingua inglese
contenuti
tecnici
generali sui campi
elettromagnetici
Saper correlare il tipo di onde ai meccanismi di
interazione con la materia biologica e agli effetti
macroscopici sulla salute.
Saper comprendere la normativa, mettere in
relazione dati tecnici con i limiti imposti dalla
normativa, proporre interventi migliorativi.
Saper comprendere ed esporre in lingua inglese
contenuti tecnici generali su effetti di campi
elettromagnetici sulla salute
Chimica
strumentale 4°
anno
Inglese
Microbiologia 4°
anno
Inglese
aggiornato a ottobre 2016
UDA n.4
Prerequisiti: UDA 1 e 2
titolo Elementi di meccanica
quantistica
Radiazione del corpo nero, effetto fotoelettrico fotoni, quantità di moto dei fotoni, onde Materiali di
De Broglie, Dualismo Onde-Particelle, Problemi di
Stabilità del modelli planetario dell’atomo H, modello
atomico di Bohr con l’ipotesi di De Broglie, principio
di indeterminazione, cenni della meccanica
ondulatoria - significato di orbitale, modello completo
dell’atomo H, spettri molecolari.
Saper utilizzare le relazioni basilari sulla m.q.
per quantificare energie, frequenze, velocità e
spiegare i concetti fondamentali della m.q.
Saper esporre il percorso teorico dai concetti
della m.q. alla definizione degli orbitali atomici,
del numero di spin, dei legami e spettri
molecolari, dell’energia di vibrazione.
Chimica
strumentale 4°
anno
A1
A2
A3
A5
A6
Principi generali, funzionamento della cella pv
principali componenti di un impianto pv - tipologie di
impianti, produzione annua attesa e progettazione
impianto
Saper dimensionare un impianto pv a partire da
caratteristiche geometriche/climatiche e da dati
tecnici dei dispositivi.
Fisica
ambientale 4°
anno
A1
A2
A3
A5
A6
Struttura nucleo atomico, difetto di massa, stabilità,
decadimenti, attività del campione, tempo di
dimezzamento, legge di decadimento, serie
radioattive. Fissione, fusione e centrali nucleari,
problema delle scorie.
Grandezze dosimetriche: esposizione, intensità di
esposizione, dose assorbita, intensità di dose assorbita,
dose equivalente, dose efficace, effetti biologici e
principi di radioprotezione.
Cenni sulla storia della scoperta della radioattività (in
inglese)
A1
A2
A3
A5
A6
Storia del radon, caratteristiche chimico-fisiche del
radon, presenza nei materiali da costruzione, mappa
del radon in Italia, relazione con i fenomeni sismici.
Misura del radon, normativa, adempimenti e
protezione dal radon.
A3
Celle a combustibile, stato dell’arte. Tipi di celle e
applicazioni, termodinamica e rendimento di una
cella.
A3
A6
periodo maggio
UDA n.5
Prerequisiti: UDA 1, 2, 3, 4
titolo Impianto a pannelli
fotovoltaici
periodo maggio - giugno
UDA n.6
Prerequisiti: UDA 1, 2, 3
titolo Energia nucleare e
radiazioni
periodo febbraio - marzo
UDA n.7
Prerequisiti: UDA 1, 2, 3, 6
titolo Radon
periodo marzo
UDA n.8
Prerequisiti: UDA 1
titolo Energia dall’idrogeno
A6
Saper utilizzare u.m.a., eV, determinare difetti
di massa ed energie di legame di isotopi, saper
utilizzare la legge di decadimento radioattivo,
saper determinare l’attività di isotopi, tempi
relativi, stima di particelle emesse. Saper
utilizzare le relazioni tra le grandezze
dosimetriche. Saper valutare gli effetti biologici
delle radiazioni ionizzanti fornendo indicazioni
rispetto ai principi di massima radioprotezione.
Saper proporre collegamenti interdisciplinari
con la storia della radioattività
Saper utilizzare le abilità indicate per trattare le
conoscenze inerenti al problema del radon.
Saper
proporre
soluzioni
di
protezione/prevenzione in relazione al contesto
e alla normativa.
Comprensione ed esposizione in lingua inglese
di contenuti tecnici generali sui rischi per la
salute legati al radon.
Inglese
Storia
Inglese
Saper stimare il rendimento di una cella a
combustibile a partire dalla formula di reazione.
Saper discutere quantitativamente contesti
applicativi.
periodo aprile
aggiornato a ottobre 2016
