Iniziativa realizzata con il contributo della Regione
Toscana nell’ambito del progetto
Rete Scuole LSS
A bottega di Invenzioni
a.s. 2015/2016
CLASSE TERZA
La riproduzione (1 mese)
Dalle leggi di Mendel alla genetica moderna
(2 mesi)
Il peso specifico (1 mese)
Minerali, rocce e vulcani (febbraiomaggio) 3 mesi
Universo e sistema solare (1 mese)
Conoscenze e Abilità:
Comprendere la natura cristallina dei minerali.
Osservare, confrontare, classificare i minerali tramite
alcune proprietà caratteristiche
Osservare, confrontare, classificare le rocce in base al
loro processo di formazione.
Conoscere i diversi processi litogenetici.
Conoscere e comprendere la struttura e la formazione
di un vulcano in base al tipo di magma.
Comprendere la differenza tra densità e viscosità.
Acquisire una chiave interpretativa del proprio
ambiente naturale per comprendere quale sia stata la
sua storia geologica.
Il percorso si sviluppa secondo l’approccio a cinque
fasi, sfruttando le idee del costruttivismo e della
ricerca-azione.
Le fasi che si susseguono per l’apprendimento di
ciascun concetto chiave presentato sono le
seguenti:
I. Osservazione
II. Verbalizzazione individuale
III. Discussione collettiva
IV. Concettualizzazione
V. Produzione condivisa
Materiali: campioni di minerali e rocce,
magnete, vite di ferro, acido cloridrico, burro
di arachide, ketchup, olio di vasellina, miele
Apparecchi: LIM, stampante 3 D, PC, bagno
termostatico
Strumenti: software di modellazione 3D e
slicing (Sketchup, Cura), Scala di Mohs
Aula
Laboratorio scientifico della scuola
per la messa a punto preliminare nel Gruppo LSS:
6 ore
per la progettazione specifica e dettagliata nella/e
sezione/i o classe/i: 8 ore
Tempo-scuola di sviluppo del percorso: circa due
mesi e mezzo (24 ore del secondo quadrimestre
A.S. 2015/16);
per documentazione: 40 ore
Classe IIIB della scuola secondaria di I grado
dell’istituto comprensivo Alfieri Bertagnini
Composizione della classe IIIB: 21 alunni (13
femmine e 8 maschi) di cui due con PEI e due
alunni con DSA.
Gli alunni suddivisi in 6 gruppi da tre alunni
ciascuno, osservano dei campioni di minerali
forniti dal docente;
Sono stati scelti minerali che presentano un
habitus cristallino ben visibile e in cui si possa
evidenziare la forma geometrica regolare, la
presenza di facce lisce e piane, la brillantezza
o la lucentezza, la trasparenza o l’opacità, ecc
Ciascun alunno, utilizzando anche una lente, osserva e descrive per
scritto i singoli cristalli, avendo cura di annotare le caratteristiche più
evidenti.
Sofia “all’interno di questo minerale ci sono delle palline nere e
gialle,viola e arancioni”;
Giulia dice del suo minerale che ha una superficie specchiante
(Pirite); L’altro minerale del suo gruppo viene descritto così da
Giulia: ci sono diverse sfumature di viola e ci sono due pareti una
liscia e una ruvida”;
L’alunna Besjana si accorge che uno dei minerali del suo gruppo si
frantuma facilmente. Cerca di osservare con la lente i frammenti che
si generano e li descrive così “i frammenti, alla lente, sono come
l’oggetto iniziale”
Sofia
Besjana
Joela
L’insegnante chiede quindi ai ragazzi di
descrivere cosa hanno fatto con i vari campioni;
E poi viene chiesto:” quali aspetti avete notato e
ritenete importanti per descrivere i minerali?
Dal confronto, emergono dai ragazzi le
considerazioni circa le caratteristiche principali
da loro osservate (colore, lucentezza/opacità,
capacità di frantumarsi, la presenza di superfici
lisce o ruvide, reazione con HCl, attrazione della
calamita…)
Domanda stimolo: che cosa accomuna quindi
gli oggetti che avete osservato?
Francesco: “sono tutti solidi “
Sofia: “sono dei poliedri”
Emerge quindi dai ragazzi la considerazione
circa la presenza di angoli e facce su ognuno.
Viene a questo punto chiesto di produrre la definizione di minerale
Ciascun alunno elabora una propria definizione e la condivide con il
gruppo classe.
Joela
Sofia: sono solidi con una forma precisa e alcune caratteristiche tipiche
Margherita: sono oggetti naturali con forma definita. Sono solidi.
Viene definito il concetto di habitus cristallino e quindi il concetto di
minerale
Produzione condivisa: I minerali sono oggetti
naturali, tutti solidi (fatta eccezione per il mercurio
aggiunge l’insegnante) con facce e angoli che si
ripetono nello spazio.
Gli alunni in una prima fase a gruppi di 3 sono
invitati a descrivere sei minerali utilizzando una
scheda di osservazione/descrizione;
La scheda di osservazione e descrizione è stata
redatta dal docente in base alle caratteristiche
distintive rilevate dai ragazzi nelle lezioni
precedenti;
Il materiale fornito per l’esercitazione è stato:
lente, acido cloridrico, calamita, chiodo di ferro,
classificazione per la forma tridimensionale dei
minerali (file-LIM).
La durezza di ciascun minerale è stata valutata
con l’unghia e con un chiodo di ferro;
Poiché in laboratorio era presente una scala di
Mohs, quest’ultima è stata presentata agli alunni
a scopo esemplificativo per mostrare come il
concetto di durezza di un minerale sia una
considerazione di tipo empirico e per far
riflettere su come questo tipo di approccio
basato sulla sperimentazione sia fondamentale
in ambito scientifico a tutti i livelli.
Lo sviluppo di effervescenza
dopo somministrazione di HCl
ha colpito molto tutti gli
alunni;
Sono stati quindi richiamati
alla mente i concetti di acido e
base e gli esempi di corrosività
della vita reale;
L’effervescenza è stata quindi
collegata alla presenza di
carbonato di calcio che
sviluppa anidride carbonica
dopo reazione con HCl.
In una fase successiva gli alunni, a gruppi di 6, si
riuniscono per confrontare le osservazioni
fatte nella fase descrittiva e per classificare i
minerali mediante una chiave dicotomica
fornita dal docente che porterà dalle loro
caratteristiche al loro riconoscimento.
Gruppi 1-6
Gruppi3-4
Prima
Dopo condivisione
Al termine della lezione, l’intera classe con
l’insegnante condivide le osservazioni relative
al riconoscimento dei minerali;
C’è stata incertezza diffusa sul
riconoscimento della magnetite dall’ematite.
Gli alunni hanno osservato in modo libero e
verbalizzato individualmente tutti gli stessi 6
campioni di roccia su di una scheda fornita dal
docente.
Ogni alunno ha avuto 5 minuti di tempo per
osservare in maniera libera ciascun
campione.
Benedetta
Joela
Sofia
2
3
6
1
4
5
6 alunni, scelti tra i diversi gruppi sono
stati chiamati ad esporre, al gruppo
classe, le loro verbalizzazioni individuali
riferite a una delle 6 rocce esaminate;
Ogni osservazione è stata scritta alla
lavagna assieme a tutte le osservazioni
aggiuntive ritenute valide ed emerse in
fase di condivisione;
Ogni alunno ha provveduto ad integrare e
completare le proprie osservazioni
individuali con quelle mancanti emerse
durante la verbalizzazione condivisa.
Besjana
Francesco:
è scheggiata ed è di color argento
L'insegnante: C’è qualcuno che ha
scritto di più?
▪ Besjana: si scalfisce con l’unghia, è a
scaglie
▪ Colore non uniforme, a forma di lancia
▪ Lorenzo dice: ,ma la forma non conta..
L'insegnante. chiede: perchè?
▪ Lorenzo: Perché dipende da come si
rompe.
Quindi l'insegnante. Fa osservare
che la forma è importante nel
minerale ma non nella roccia
L'insegnante. Caratteristica particolare di
questa roccia? Gli alunni non aggiungono nulla
di nuovo e distintivo
Prevalentemente nera, lucida,
riflettente e liscia
3 facce arancioni opache
Non si scalfisce con l’unghia nelle
facce nere mentre in quelle
arancioni si.
Sofia: In una faccia arancione ci
sono delle parti nere come
dipinte, ci sono come schizzi neri
Francesco: ha una parte
scheggiata;
L'insegnante. Caratteristica
particolare di questa roccia? Ha
spigoli aguzzi (Anna); è liscia
(Lorenzo);
È ruvida solo che ci sono punti dove il
bianco e nero sono lucidi
Ci sono dei punti che riflettono la luce
Ci sono scaglie attaccate
È anche rossa (Francesco F.)
È anche grigia (Lorenzo R.)
Ci sono pezzetti bianchi e neri lucidi
Sono dei pezzi di minerali questi
pezzetti (Giulia)
La roccia puo essere composta da
minerali (Besiana) visibili a occhio nudo
come no (ribadisce L'insegnante.).
Francesco:
È color avorio
Non ha una forma particolare
Ci sono delle strane forme..Ci sono delle
conchiglie non tutte uguali
Di diverse dimensioni
È una roccia fossile (Marta)
Si vedono conchiglie e delle impronte di
conchiglie (Giulia)
Si vede della sabbia (Benedetta)
L'insegnante: I fossili come fanno a stare attaccati
L’acqua e la terra fanno da collante tra i fossili
Sofia:
Marta: all’interno ci sono dei pezzettini bianchi, neri e..
Riccardo: dei brillantini
L'insegnante.: Che differenza c’è tra la roccia che aveva i
puntini rossi e neri e quella che stiamo osservando ora?
È Marrone
Le basi sono marroni piu scure mentre 2 facce su 4 sono piu
chiare
Tutte le facce riflettono la luce sono argentati rispetto al
marrone della roccia
Ha una forma che sembra tagliata
Anna: nella roccia rossa i punti sono più grandi
Nella roccia rossa i minerali sono piu grossolani
In questa si fa piu fatica a vederli (Lorenzo R.)
L'insegnante. Cè qualcosa che li tiene insieme i minerali?
Nella roccia 5 c’è chi dice che non c’è il collante e chi dice che
c’è;
Gli alunni vengono quindi invitati ad usare la lente … quindi
appare adesso che nella roccia rossa non c’è collante e nella
grigia/marrone invece si.
Besjana: non c’è nulla che li tiene attaccati nella roccia rossa.
Ha un colore marrone, un po’
verde e giallino (colore non
uniforme)
Ha dei brillantini su alcune
facce
Ha una forma …(non ci
interessa)
Sembra tagliata … scagliata
Presenta strisce e striature
L'insegnante. Quale è la cosa
distintiva di questa roccia
secondo voi?
Anna : ci sono strisce e striature
Recupero del lavoro svolto nella lezione precedente
Tutti gli alunni vengono chiamati a raggruppare per
somiglianza, motivando il perché, dei campioni di
roccia depositati al centro dell’aula
I campioni di roccia rispecchiano caratteristiche
comuni a quelle delle sei rocce osservate nella lezione
precedente al fine di favorire il lavoro di
raggruppamento.
Dopo un primo raggruppamento vengono
recuperate le descrizioni dell’osservazione
della lezione precedente e vengono rivalutati
i gruppi creati dagli alunni.
Le rocce in cui ci sono clasti e fossili
suggerisce Marta che possono essere messe
assieme perché c’è un collante che li tiene.
Giulia, con l’intervento di tutti i
compagni, inizia a raggruppare le
rocce
Le rocce che contengono fossili
tutte assieme
Le rocce che contengono sassi
altrettanto
Quelle in cui si vedono i minerali ad
occhio nudo tutte assieme
quelle grigio argento con struttura a
scaglie
quelle in cui non si vedono… fanno
pensare alcuni ad un solo minerale
dice Giulia. Allora viene precisato
dal docente che se i minerali ad
occhio nudo non sono visibili non
vuol dire che non ci siano.
Le rocce vengono raggruppate in 6
gruppi
Gli alunni vengono invitati a
sedersi e a riformare i
gruppi.
Il L'insegnante. disegna alla
lavagna il ciclo delle rocce
facendo ragionare e
guidando gli alunni nella
descrizione di quest’ultimo.
Besjana:Come fa il magma a fuoriuscire dalla crosta?
L'insegnante. : Perche si creano spaccature a causa di una forte pressione
come quella che si genera quando si stappa una bottiglia di spumante
Giulia: ci sono anche i vulcani a scudo in cui la lava fluisce più
velocemente.
Questo fa emergere la necessità di affrontare nelle lezioni successive
l’argomento relativo ai vulcani.
Vengono poi introdotti i fenomeni erosivi e sedimentari
problematizzando ciò che accade quando piove, quando un fiume fluisce
al mare etc..
Vengono introdotti i concetti di clasti e fossili marini che sedimentano e si
cementano sprofondando nei fondali marini.
La discesa dei sedimenti in profondità fa salire temperatura e la pressione
e favorisce la diagenesi fino al metamorfismo.
L’attenzione degli alunni viene fatta convergere sui tre meccanismi
principali di formazione delle rocce della crosta:
Raffreddamento lento e veloce di magma (Rocce Ignee intrusive ed
estrusive)
Sedimentazione e diagenesi di sedimenti marini (Rocce Sedimentarie)
Metamorfosi per sprofondamento e compressione (Rocce Metamorfiche)
Realizzazione di uno schema con le chiavi distintive per identificare le
rocce appartenenti ai tre gruppi principali
Ad es. rocce magmatiche intrusive che hanno minerali visibili ad occhio
nudo;
Gli alunni stimolati dal docente, intervengono per generare loro stessi dei
criteri identificativi
Viene eseguita un’esperienza sul
galleggiamento in acqua di alcune
rocce (pomice e marmo)
richiamando le conoscenze
pregresse sul peso specifico.
Alla luce degli
schemi realizzati su
ciclo delle rocce e
chiavi dicotomiche
identificative gli
alunni riformulano
il raggruppamento
iniziale
identificando solo 3
gruppi di rocce
ignee sedimentarie
e metamorfiche
A gruppi gli alunni
vengono invitati a
osservare e classificare
dei campioni di roccia
forniti dal docente.
Al termine dell’attività,
la classe assieme
all’insegnante
commenta le
descrizioni e
classificazioni operate
da ciascun gruppo.
Gli alunni suddivisi in gruppi hanno classificato dei
campioni di roccia diversi da quelli delle lezioni precedenti
facendo uso delle schede identificative fornite dal
docente.
È stato consentito l’uso del libro di testo.
Sono state fornite lenti, acido cloridrico diluito e colori per
rappresentare i particolari più importanti del campione.
Per ciascun alunno il voto della verifica è la media della
valutazione delle competenze trasversali osservate e delle
competenze disciplinari rilevate tramite la classificazione
effettuata sulla scheda.
La correzione è stata effettuata al termine della lezione
Martedì
12/04/2016
7½
4
677½
8½
8½
8½
7
8
6
8½
8½
9
6
7
5
9
7
8
77,29
Gli alunni vengono invitati a
disegnare un vulcano
Al termine dell’attività
vengono visionati e
commentati in maniera
condivisa gli elaborati di
ciascun alunno.
Emergono così le
caratteristiche distintive e la
definizione di vulcano.
Viene chiesto ai ragazzi infine
di valutare la pendenza delle
pareti dei vulcani da loro
disegnati con un goniometro.
L’insegnante presenta foto di vulcani diversi
per struttura e pendenza dei fianchi;
Quindi gli alunni vengono invitati a ragionare
sul perché di queste differenze strutturali;
Gli alunni suggeriscono come già emerso
precedentemente che dipende dalla “densità”
del magma.
Per eliminare questo misconcetto gli alunni
vengono guidati in una serie di 5 esperienze
Materiali: Bicchieri con olio e
acqua colorata, cannucce, tavola
di legno rivestita con carta da
forno
Gli alunni prelevano con la
cannuccia un piccola quantità di
olio e acqua colorata e la versano
sulla tavola di legno rivestita con
carta da forno.
Gli alunni osservano che l’acqua
forma delle macchie più contenute
e fluisce meglio mentre l’olio
forma macchie più estese e fluisce
più lentamente.
Materiali: bicchieri con olio di
arachidi e acqua colorata
Vengono miscelati i contenuti
dei due bicchieri
Ciò che si osserva è che l’acqua
va sotto l’olio.
Quindi gli alunni tentano di
spiegare il fenomeno dicendo
che l’acqua è più pesante.
Quindi il docente invita a
riflettere su chi scorre meglio fra
i due liquidi e su chi è il più
pesante quindi anche più denso.
Gli alunni quindi intuiscono che densità e
viscosità sono due grandezze diverse.
La viscosità indica come scorre un liquido,
mentre la densità ne indica in maniera
indiretta la pesantezza.
L’olio è più viscoso ma meno denso. L’acqua
diversamente è più densa ma molto meno
viscosa.
Materiali: Bicchieri con ketchup,
burro di arachidi, ketchup con
sabbia, cannucce
Gli alunni vengono invitati a
tirare su una piccola quantità dei
diversi materiali al fine di
valutarne la diversa viscosità
Gli alunni constatano che il
ketchup è il meno viscoso,
quello addizionato di sabbia ha
una viscosità intermedia e il
burro di arachidi ha una viscosità
molto elevata.
Materiale: Miele millefiori,
bagno termostatico, tavola
di legno rivestita con carta
da forno
Il miele riscaldato
depositato sulla tavola di
legno inclinata scorre
molto più velocemente di
quello a temperatura più
bassa.
Gli alunni deducono che la
viscosità di una sostanza
può variare al variare della
temperatura.
Materiali: Ketchup, Ketchup con
sabbia, burro di arachide, tavola di
legno rivestita con carta da forno
Gli alunni depositano una piccola
quantità di materiale sulla tavola di
legno lungo una linea utilizzata
come inizio corsa
La tavola viene poi inclinata.
Gli alunni osservano stupiti e
divertiti che il ketchup scorre,
rispettivamente, più velocemente
del ketchup con sabbia e del burro
di arachide che rimane fermo al
punto di deposito.
Agli alunni viene detto che il
ketchup è simile al magma poco
viscoso, il burro di arachide al
magma molto viscoso e il ketchup
con sabbia al magma con viscosità
intermedia.
Da qui viene richiamato il disegno
svolto dai ragazzi nella lezione
precedente e valutata la ripidità
delle pendici collegandola alla
diversa viscosità del magma che
può caratterizzare il vulcano.
Somministrazione della
verifica sui vulcani
condotta a gruppi di 3
con ausilio del libro di
testo.
La verifica è stata formulata a
domanda aperta, fornendo la
foto di due vulcani con struttura
differente, richiedendo di
specificare la natura del magma
e richiamare eventuali
esperimenti svolti durante il
percorso.
Lunedì
09/05/2016
7½
4
677½
7½
8½
7½
7
8
68½
7½
8½
5½
7
68½
6
7
6½
7,04
Domanda stimolo:
quali sono le caratteristiche distintive di un minerale e di
una roccia?
Giulia “la roccia ha tanti minerali”, Besjana “il minerale ha una
forma tipica”
Quindi si riflette di nuovo sul fatto che i minerali hanno uno
stato cristallino che li distingue e permette di classificare e sono
i componenti delle rocce.
Le rocce contengono solitamente più di un minerale e la loro
forma non ci dà alcuna informazione per la loro classificazione.
Per indagare la struttura tipica di alcuni minerali viene proposto
loro di realizzare dei modelli tridimensionali di minerale
mediante progettazione e stampa 3D.
Agli alunni, disposti in gruppi da 4,
vengono forniti dei campioni di minerale
noti (pirite, calcite e quarzo)
Viene chiesto loro stabilire il sistema di
cristallizzazione mediante confronto con
una scheda fornita dal docente.
Gli alunni identificano correttamente i
sistemi di cristallizzazione e verificano
su internet la veridicità delle loro ipotesi.
Quindi viene chiesto loro di disegnarli su
un foglio riportando le misure degli
spigoli e dei diedri misurati con un
goniometro a applicazione.
Introduzione a Sketchup fatta dall’insegnante
su ambiente di progettazione e principali
comandi da impiegare nel disegno 3D
Realizzazione di solidi geometrici con
sketchup.
Gli alunni in gruppo realizzano un modellino
di pirite
Gli alunni, in gruppo, realizzano un modello di calcite e
quarzo esportandolo in formato obj.
Per la realizzazione dei prismi a base esagonale vengono
richiamate alla memoria i concetti di numero fisso,
apotema e lato poiché il programma lavora con l’apotema.
L’insegnante provvede a fare verifica su netfab e poi slicing
su cura. Gli alunni assistono alle operazioni alla LIM e su
PC.
Infine si procede alla stampa 3D dei modelli elaborati dai
ragazzi.
Il template di stampa utilizzato per lo slicing è stato PLA
veloce poiché i risultati di stampa sono risultati ottimali.
Prova numero 1
La stampa del modello di pirite nel gruppo 4 ha posto il
problema della disposizione del secondo cristallo
cubico più piccolo che dopo la stampa appare di
dimensione e orientamento diverso rispetto
all’originale.
Gli alunni hanno quindi provveduto nuovamente a
disegnare e stampare il modello che appare così più
fedele e vicino alla realtà.
Anche per la calcite è stato necessario modellare e
stampare due volte il modello realizzato dai ragazzi.
Questo a causa della scarsa dimestichezza degli alunni
con l’ambiente tridimensionale e con il programma di
modellazione che prevede la vista dell’oggetto da più
punti di vista prima della stampa.
Non è stat
Gli alunni hanno per lo più partecipato attivamente alle attività
proposte hanno appreso l’importanza dell’osservazione e del
confronto per la classificazione di minerali e rocce
Hanno acquisito le prime basi del metodo di indagine scientifica
Le criticità rilevate sono state la mancanza di un’aula di
informatica che consentisse a tutti individualmente o a coppie di
costruire i propri modelli di minerale
La scarsa attitudine dei ragazzi a visualizzare e disegnare oggetti
tridimensionali
Difficoltà a misurare con precisione i diedri con il goniometro a
applicazione
Tempi ridotti per la fase relativa alla modellazione e stampa 3D.
Questo dovuto anche all’arrivo della strumentazione a metà
marzo.
Nel complesso il seguente percorso è stato
efficace e completo.
Gli alunni sono stati coinvolti e motivati a
problematizzare e modellizzare la realtà;
Hanno appreso le fasi principali del metodo
scientifico
Hanno formulato loro stessi le definizioni dei
concetti di volta in volta proposti
Hanno appreso le prime basi del software
sketchup e le fasi necessarie per la stampa di
oggetti tridimensionali.
