diario di bordo_luce e similitudine

DIARIO DI BORDO
Titolo attività Luce e similitudine
Sottotitolo
Sperimentazione del concetto di similitudine applicato alla propagazione
della luce
classe
Seconda liceo scientifico
Data inizio esperienza
6 maggio 2015
scuola
Liceo Galilei - Voghera
Data fine esperienza
6 maggio 2015
NODI CONCETTUALI
Riportare dalla scheda di progettazione i contenuti di riferimento (ed eventualmente una sintesi
delle competenze che sviluppa e degli aspetti formativi)
Propagazione rettilinea della luce
Il concetto matematico di similitudine
DESCRIZIONE ESPERIENZA
Descrivere dal punto di vista operativo l’esperienza svolta in classe (il contesto della classe, gli
eventuali adattamenti necessari, i tempi di realizzazione, …) e la metodologia usata (schede di
lavoro, lavoro di gruppo, discussione matematica in classe, software utilizzato…)
Gli alunni sono suddivisi in 4 gruppi da 4/5 studenti ciascuno. Gli studenti di ogni gruppo sono
caratterizzati da risultati pregressi, in termini di profitto, differenti ma non troppo: gli studenti che
usualmente prendono voti eccellenti in fisica e matematica lavorano con studenti dai voti bassi,
mentre chi prende buoni voti lavora con chi ha di solito voti molto bassi.
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Sperimentazione del concetto di similitudine applicato alla propagazione della luce
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Materiali utilizzati: torce, schermi, oggetti vari per formare un’ombra, righello, goniometro,
sensore laser per il calcolo delle distanze, carta e penna.
Realizzazione dell’esperimento: Si chiede agli studenti di osservare la relazione tra le dimensioni
di un oggetto e quelle della sua ombra su uno schermo. Ogni
gruppo separatamente esegue l’esperimento ed effettua le
misurazioni con gli strumenti a disposizione. I gruppi
cominciano a riflettere, concentrandosi sulle proprietà
dell’ombra ottenuta. Lavorano in modo piuttosto indipendente,
esplorando
le
diverse
possibilità e le diverse
posizioni degli oggetti usati: la fonte di luce, l’oggetto usato per
proiettare l’ombra e lo schermo. Comunicano e confrontano le
proprie intuizioni su quanto osservato, specialmente fra membri
dello stesso gruppo. Le osservazioni riguardano le varie
caratteristiche dell’ombra, come la forma e le dimensioni. Gli studenti spontaneamente considerano
un’ampia gamma di differenti situazioni, per esempio muovendo l’oggetto ma anche alzando la
torcia. Solo dopo qualche suggerimento, dato dall’insegnante allo scopo di indirizzare
metodologicamente l’osservazione, gli alunni riducono le variabili in gioco, per facilitare la
scoperta di possibili regolarità. In particolare fissano la posizione della torcia e muovono solo
l’oggetto, misurando le dimensioni di oggetto e ombra, in particolare l’altezza. Dopo che tutti i
gruppi hanno effettuato le misurazioni, la classe discute su quanto osservato. Emerge un’ipotesi
riguardante l’esistenza di una proporzione:
distanza(torcia,oggetto):distanza(torcia,schermo)=altezza(oggetto):altezza(ombra)
Durante la discussione, uno studente propone una nuova idea che verrà poi condivisa dalla classe:
nella rappresentazione geometrica dell’esperimento si possono notare due triangoli simili, il primo
formato tra la sorgente di luce e l’oggetto, il secondo tra la sorgente di luce e l’ombra. Questa
nuova idea viene discussa e rafforzata durante il prosieguo dell’attività, così alla fine ogni studente
è convinte della presenza della similitudine, ma può anche verificarla tramite nuove misurazioni e
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correggere le rappresentazioni nelle quali la similitudine non compariva. La classe osserva anche
che, grazie alla similitudine, il rapporto tra l’altezza dell’ombra e la distanza tra lo schermo e la
sorgente di luce è costante ed uguale alla tangente dell’angolo formato tra i raggi di luce che
incontrano le estremità in alto e in basso dell’oggetto. Questa osservazione permette di sottolineare
che, una volta che il rapporto è stato calcolato, è possibile determinare l’altezza dell’ombra
conoscendo solo la distanza schermo-luce senza dover fare altre misurazioni.
Una osservazione finale emerge dalla discussione della classe: la formazione di due triangoli simili
è possibile solo se la luce si propaga in linea retta, altrimenti non potremmo osservare questo
fenomeno.
In conclusione l’esperimento evolve verso le due direzioni volute: la riflessione sul concetto
matematico di similitudine, osservata e utilizzata per interpretare una situazione reale, e la
riflessione sulle proprietà della propagazione della luce.
COMPORTAMENTO DEGLI STUDENTI
Valutare come l’attività è stata accolta dagli studenti e il modo in cui hanno assolto al loro
compito. Descrivere il clima di lavoro e le forme di collaborazione.
Gli studenti lavorano in modo autonomo, si sentono artefici di un esperimento reale e protagonisti
di una ricerca scientifica, dimostrano di saper lavorare in gruppo superando le iniziali divergenze,
ascoltando gli altri e proponendo a tempo debito le proprie osservazioni.
APPRENDIMENTO: SUCCESSI E DIFFICOLTA’
Rilevare i risultati positivi o le difficoltà incontrate dagli studenti nella comprensione dei vari
concetti matematici e le metodologie di superamento
Risultati positive
Commenti ai risultati
Gli studenti considerano spontaneamente
Gli studenti sono compiaciuti del proprio lavoro e
un’ampia gamma di differenti situazioni ed comprendono meglio i concetti.
emerge un’ipotesi sull’esistenza di una
proporzionalità
Difficoltà
A volte un po’ di confusione
Metodologie di superamento
Suggerimenti metodologici da parte dell’insegnante
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VALUTAZIONE
Quali prove di verifica sono state somministrate? Riportare e commentare le prove di verifica
proposte e i relativi risultati.
I vari gruppi producono relazioni e presentazioni del lavoro svolto e le illustrano oralmente, dando
prova di aver maturato un atteggiamento più riflessivo e critico.
Successivamente la classe studierà i fenomeni di propagazione della luce si eserciterà per
affrontare una prova di verifica sui problemi di ottica geometrica, come nelle altre classi coinvolte
nell’attività “Luce e similitudine”.
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