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. Diario di bordo – Luce e similitudine Sperimentazione del concetto di similitudine applicato alla propagazione della luce 1 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 Diario di bordo – Luce e similitudine Sperimentazione del concetto di similitudine applicato alla propagazione della luce 2 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 Diario di bordo – Luce e similitudine Sperimentazione del concetto di similitudine applicato alla propagazione della luce 3 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”. Diario di bordo – Luce e similitudine Sperimentazione del concetto di similitudine applicato alla propagazione della luce 4