Progetto di una Unità di Apprendimento flipped
Dati dell’Unità di Apprendimento
Titolo: I caratteri ereditari e le leggi di Mendel
Scuola: Scuola Secondaria di Primo Grado
Materia: Scienze A059
Classe : Terza
Argomento curricolare:
(indicare l’argomento curricolare che si vuole affrontare con approccio flipped classroom, esempi: la struttura
particellare della materia, , il Congresso di Vienna, le equazioni lineari, ecc.)
L’ereditarietà dei caratteri: comprendere il meccanismo di trasmissione dei caratteri ereditari, il concetto di variabilità
dei caratteri e le leggi di Mendel; conoscere il significato di genotipo omozigote ed eterozigote, di fenotipo, di allele
dominante e recessivo; capire come si manifestano i diversi fenotipi nei soggetti, in base al genotipo.
Prevedere genotipi e fenotipi della generazione filiale, conoscendo i genotipi parentali; saper utilizzare, in particolare,
il quadrato di Punnett, per determinare la probabilità dei diversi genotipi e fenotipi filiali, nell’incrocio tra varie coppie
di alleli parentali.
Breve cenno alle mutazioni genetiche: malattie ereditarie; evoluzione.
La Sfida. Come si attiva l’interesse e la motivazione degli allievi:
(indicare come si intende stimolare l’interesse, la curiosità e coinvolgere gli allievi in modo da renderli parte attiva
nella costruzione delle conoscenze indicate. Tipicamente ciò avviene lanciando una sfida che può consistere nel
porre una domanda a cui rispondere, un problema da risolvere, una ricerca da effettuare, un caso da analizzare in
modo coinvolgente e motivante.)
Verrà proiettato un breve video che introduce l’argomento: https://www.youtube.com/watch?v=B_PQ8qYtUL0 .
Il video, che contiene un piccolo richiamo al DNA già trattato nelle lezioni precedenti, è in lingua inglese ma presenta
immagini eloquenti e di facile comprensione oltre che attraenti. Accanto al tema dei tratti fisici e somatici che si
trasmettono per via ereditaria, il video accenna alla rilevanza della genetica nell’attualità, catturando così l’attenzione
degli alunni sull’argomento e sul suo ruolo nel contesto extra scolastico.
Si forniranno quindi agli allievi diverse immagini di persone, alcune delle quali presentano tratti fisici riconducibili a
caratteri ereditari specifici. Si proporranno loro le seguenti domande che verranno trascritte nel quaderno o nel
tablet:
Quesito 1 - In queste immagini, nelle persone raffigurate, riscontri alcuni caratteri fisici particolari come le
lentiggini, la presenza di una fossetta sul mento o una determinata forma delle orecchie (lobo corto, lobo
pendente)? Ritrovi questi caratteri anche in te stesso o in qualche tuo compagno di classe?
L’approccio iniziale, visivo e diretto, pone le basi per l’introduzione dell’argomento dell’ereditarietà dei
caratteri e in particolare di caratteri specifici che si manifestano secondo due alternative: presenza/assenza.
Quesito 2 - Da che cosa dipendono il colore dei nostri occhi e la forma del naso, il colore dei petali di un fiore
o delle ali di una farfalla?
Si richiama così l’attenzione degli alunni sui temi della variabilità dei caratteri e della loro trasmissione.
Quesito 3 - Queste differenze, secondo te, a cosa sono riconducibili? E se consideriamo una coppia di genitori
con gli occhi neri, può nascere un figlio con gli occhi azzurri? Dalla combinazione di piante con i fiori rossi
possono nascere piante con i fiori bianchi? Che ne pensi?
Tali quesiti pongono la classe di fronte ad una questione nuova nell’ambito del percorso scolastico e delle
conoscenze formali ma di cui hanno probabilmente già sentito parlare tramite conoscenze informali e non
formali: l’ereditarietà dei caratteri. Si testano così le preconoscenze e le eventuali misconoscenze degli allievi
attraverso un brainstorming dove tutti liberamente espongono le proprie idee, le proprie opinioni sui
fenomeni riscontrati e sulle loro cause. Tali opinioni vengono incoraggiate dall’insegnante, con domande
tendenti a stimolare il contradditorio, la riflessione e la rielaborazione: viene intavolata una discussione
sull’argomento per favorire la condivisione e il confronto delle conoscenze.
In questo modo il docente attiva stimoli cognitivi che incanalano gli alunni verso un approccio dinamico al nuovo
tema, un approccio imperniato sulla ricerca, l’indagine e l’approfondimento.
L’insegnante, senza valutare le singole opinioni e teorie, senza dare agli allievi un feedback sulle argomentazioni
presentate ma proponendosi bensì come mediatore e guida, raccoglie e schematizza sulla LIM le riflessioni sviluppate
dagli studenti in una mappa cognitiva che contiene gli elementi emersi, le ipotesi formulate e le criticità da affrontare.
La mappa viene trascritta dagli alunni e conservata per essere ripresa successivamente.
Viene quindi proposta la visione di un secondo video che presenta l’argomento dei caratteri ereditari, la loro origine
e che introduce gli studi di Gregor Mendel: http://www.raiscuola.rai.it/articoli/gregor-mendel-i-fattori-ereditari-lascienza-per-concetti/9121/default.aspx . Il video sarà visualizzato tramite LIM o tablet in aula e individualmente,
a casa, prima della lezione successiva; ciascun allievo avrà il compito di confrontare le informazioni presentate nel
video con le ipotesi emerse dalla discussione in classe e raccolte nella mappa.
Lancio della Sfida. Quali attività si svolgono prima o in apertura della lezione:
(indicare se l’azione didattica proposta prevede attività preparatorie da svolgere prima della lezione d’aula. Ed
esempio fruizione di risorse didattiche che costituiscano un quadro di riferimento, richiamino preconoscenze,
attivino la curiosità oppure attività di verifica delle conoscenze già affrontate per mettere meglio a punto l’azione
in classe. Indicare le risorse digitali eventualmente utilizzate quali LMS, video, presentazioni multimediali, testi...)
Gli studenti a casa visualizzano nuovamente il video. Viene loro dato il compito di confrontarlo con quanto detto in
classe e di ripensare alla mappa cognitiva, chiedendosi: alla luce delle informazioni ricavate dalla visione, sono
corrette o vanno riviste/integrate le ipotesi formulate nella discussione? Si evidenziano, in particolare, nuovi legami
logici tra i concetti? Ci sono degli aspetti poco chiari o dei punti del video di difficile comprensione?
Si chiede agli alunni di scrivere una breve riflessione al riguardo, sul proprio quaderno o eventualmente utilizzando
una piattaforma online come Moodle o Edmodo. Viene loro spiegato che questa riflessione servirà per cominciare
insieme la lezione successiva e che tutte le considerazioni, inclusi gli eventuali dubbi espressi, saranno utili per
procedere alla scoperta dei caratteri ereditari.
Condurre la sfida. Quali attività si svolgono per rispondere alla sfida:
(indicare le metodologie didattiche che si intendono utilizzare in classe: lezione dialogata, lavoro di gruppo,
apprendimento fra pari, studio individuale per consentire agli allievi di rispondere alla sfida proposta e costruire
attivamente le conoscenze richieste, indicando anche diverse metodologie e più fasi successive.)
L’attività in classe si articola in più fasi.
Fase di confronto alunni-insegnante sulle conoscenze acquisite: lezione dialogata.
In apertura della lezione le riflessioni condotte a casa dagli studenti verranno esplicitate e condivise in aula tramite
lettura dal quaderno o dal tablet collegato a Moodle/Edmodo. Seguirà una discussione focalizzata su domande del
tipo: cosa abbiamo capito di nuovo rispetto alla scorsa lezione? Sono emerse curiosità o dubbi nuovi? Come possiamo
integrare o correggere la mappa cognitiva sui caratteri ereditari? L’insegnante ha qui un ruolo di facilitatore che
supporta la formalizzazione delle prime conoscenze apprese sull’argomento.
Breve lezione frontale.
Nella fase successiva il docente conduce una breve lezione frontale per mettere a fuoco i concetti contenuti nel video,
chiarire i dubbi e soddisfare le curiosità degli allievi. Probabilmente gli alunni esprimeranno perplessità riguardo al
fatto che dall’incrocio di due genitori con caratteri diversi, nella generazione filiale si possono registrare casi in cui si
manifesta un solo carattere e casi in cui si ripropongono entrambi i caratteri.
Verrà quindi spiegato loro il concetto dell’ereditarietà degli alleli, che provengono al 50% da un genitore e al 50%
dall’altro, per cui i figli hanno una combinazione di alleli variegata e non necessariamente coincidente con quella dei
genitori. Verranno precisati:
-
il significato di gene (con un sommario richiamo alla molecola di DNA);
di genotipo, l’insieme dei due alleli responsabili, in ogni individuo, di un particolare carattere;
di fenotipo, la manifestazione visibile del carattere;
di dominanza tra gli alleli ovvero le varie forme assunte dai geni.
Attività di gruppo e confronto tra pari.
L’insegnante presenta brevemente il lavoro di gruppo, che consiste nel verificare la manifestazione di determinati
caratteri ereditari (il fenotipo), dapprima su immagini e poi dal vivo. Gli studenti imparano qui a lavorare come piccoli
ricercatori, abituandosi ad osservare e analizzare matematicamente i risultati delle osservazioni.
Il docente funge da tutor, che osserva lo svolgimento del lavoro, intervenendo solo se ci sono dubbi o perplessità.
Agli allievi, suddivisi dall’insegnante in gruppi eterogenei di circa 4 persone, vengono distribuite le immagini utilizzate
nella lezione introduttiva, assieme ad una tabella in cui registrare la presenza/assenza dei caratteri presi in
considerazione nel quesito 1. Gli alunni devono osservare le foto e registrare nella tabella il numero di persone che
presenta i caratteri citati, nella forma dominante/recessiva.
Carattere
Lentiggini
Fossetta sul mento
Lobo dell’orecchio
Dominante
presenza: n. ………………
presenza: n. ………………
staccato e pendente: n. ……………..
Recessivo
assenza: n. ………………
assenza: n. ………………
attaccato e corto: n. ……………..
Dovranno poi calcolare la percentuale, sul totale delle immagini, delle persone con carattere dominante e recessivo,
costruendo sul quaderno/tablet una tabella, simile alla precedente, in cui riportare le percentuali calcolate.
Ogni gruppo comunicherà i risultati ottenuti agli altri gruppi, in un breve confronto aperto a tutta la classe.
Lavorando ancora in gruppo, gli allievi compiranno una seconda analisi rivolta ai componenti la classe stessa.
L’insegnante, mantenendo i gruppi di lavoro precedenti, illustra brevemente la seconda attività, mentre distribuisce
una nuova tabella che permetterà agli alunni di studiare il fenotipo dei compagni di classe relativo a diversi caratteri.
La rosa di caratteri considerata sarà qui più ampia, per coinvolgere maggiormente gli studenti e per approfondire
l’argomento: comprenderà i caratteri citati nel quesito 1 e nel quesito 2 e altri non verificabili in fotografia ma
solamente dal vivo (ad es. la capacità di arrotolare la lingua).
Il docente, nell’introdurre questo secondo lavoro di gruppo, farà notare agli allievi come alcuni di questi caratteri
si presentino secondo più forme e non solo secondo le due categorie “presenza/assenza”; farà osservare, però, che
alcune di queste forme sono comunque dominanti rispetto alle altre, pertanto in ogni caso esaminato si possono
suddividere i caratteri oggetto di studio nelle due forme dominante/recessiva. Ad esempio tra i vari colori possibili
per gli occhi di una persona, il nocciola è dominante sul verde, così come il nero sull’azzurro e così via.
In questo modo gli alunni impareranno a classificare i caratteri secondo il concetto di dominanza, maturando però al
contempo la consapevolezza della variabilità dei caratteri nelle specie viventi.
Accanto ai caratteri dominante e recessivo, nella tabella si introduce il simbolo di una lettera maiuscola per la forma
dominante e una minuscola per la recessiva.
Carattere dominante
Occhi scuri (neri, nocciola) O : ………………..
Capelli ricci R: ………………..
Bocca con le labbra spesse B: ………………..
Capelli scuri (neri, castani) N: ………………..
Capacità di arrotolare la lingua L: ………………..
Ciglia lunghe C: ………………..
Pelle lentigginosa G: ………………..
Presenza fossetta sul mento F: ………………..
Lobo orecchio staccato S: ………………..
Carattere recessivo
Occhi chiari (azzurri, verdi, grigi) o: ………………..
Capelli lisci r: ………………..
Bocca con le labbra sottili b: ………………..
Capelli chiari (biondi, rossi) n: ………………..
Incapacità di arrotolare la lingua l: ………………..
Ciglia corte c: ………………..
Pelle non lentigginosa g: ………………..
Assenza fossetta sul mento f: ………………..
Lobo orecchio attaccato s: ………………..
Sarà richiesto agli studenti di:
osservare i compagni del proprio gruppo e del resto della classe; conteggiare, per ogni carattere considerato, i
compagni che manifestano il carattere dominante/recessivo e completare la tabella con il numero di casi riscontrati;
calcolare le percentuali sul totale della classe e riportarle in una nuova tabella disegnata sul quaderno/tablet, come
già effettuato nel lavoro precedente.
Gli allievi saranno però, questa volta, invitati a svolgere una riflessione aggiuntiva: in quali casi il concetto di
dominanza permette di stabilire con certezza il genotipo di un individuo, basandosi sulla sola conoscenza del
fenotipo? Dovranno quindi indicare il genotipo, laddove possibile, utilizzando i simboli proposti nella tabella
consegnata. Con questa attività, in particolare, gli alunni saranno stimolati a confrontarsi, a esporre i propri
ragionamenti nell’ottica di un apprendimento fra pari.
La riflessione proposta servirà come trait d’union per la fase successiva, che sarà centrata sulla combinazione dei
genotipi tramite il quadrato di Punnett. Infatti, oltre all’aspetto descrittivo/statistico, questa seconda attività di
gruppo ha l’obiettivo di focalizzare l’attenzione degli allievi sul collegamento tra genotipo e fenotipo e di stimolare la
loro curiosità sui genotipi.
Lezione dialogata.
Prendendo spunto dall’attività di gruppo, il docente, con una lezione dialogata, porta gli alunni a sviluppare e
concludere la riflessione sulla possibilità di individuare il genotipo di un soggetto.
Chiede ai gruppi di comunicare il risultato del proprio lavoro e invita gli studenti a esprimere le considerazioni
elaborate; con un ruolo di moderatore e facilitatore li conduce a far emergere e consolidare il concetto che il fenotipo
recessivo è riconducibile necessariamente a un genotipo omozigote recessivo, mentre un fenotipo dominante può
essere dovuto a un genotipo omozigote dominante ma anche ad uno eterozigote.
L’insegnante propone, al riguardo, qualche esempio concreto e chiede poi agli alunni di fare altrettanto: chiede di
individuare il genotipo di un compagno di classe, a partire dal fenotipo che manifesta per un particolare carattere,
scegliendolo tra quelli studiati nell’attività laboratoriale ed esprimendo le due alternative possibili, nel caso che il
fenotipo sia dominante. In tal modo si consolidano e al tempo stesso si verificano le conoscenze e abilità acquisite
dagli allievi.
Il docente introduce il passo successivo con domande che stimolano la classe a chiedersi se e come sia possibile
prevedere il genotipo dei figli, sapendo quello dei genitori. Viene quindi presentato agli alunni il quadrato di Punnett,
strumento che aiuta a schematizzare la generazione filiale derivante dall’incrocio di differenti alleli dei genitori e che
consente di calcolare le probabilità dei vari genotipi/fenotipi filiali. Vengono proposti agli allievi alcuni casi specifici,
come negli esempi che seguono.
L’insegnante mostra alla lavagna o sulla LIM come tracciare il quadrato di Punnett ma non fornisce da subito le
risposte, chiede invece alla classe di formulare ipotesi di soluzione, favorendo il confronto tra gli studenti.
Quale probabilità si ha che i figli abbiano i capelli lisci, se hanno un genitore con capelli lisci, ovvero omozigote
recessivo e un genitore con capelli ricci eterozigote? E’ possibile che ci siano figli con genotipo omozigote dominante?
r
r
R
Rr
Rr
r
rr
rr
Probabilità capelli lisci: 2/4 ; 50%
Non ci può essere un figlio omozigote dominante.
Sapendo che il colore bianco (b) per un fiore è recessivo rispetto al colore rosso (B), quale probabilità si ha di ottenere
fiori bianchi, nell’incrocio tra due piante eterozigoti e dunque entrambe con fenotipo rosso? E quanti eterozigoti si
ottengono tra i figli?
B
b
B
BB
Bb
b
Bb
bb
Probabilità fiore bianco: 1/4 25%
Probabilità fiore eterozigote: 2/4 50%
Tramite il quadrato, verrà presentato anche il caso particolare della codominanza tra alleli che si presenta nella
determinazione del gruppo sanguigno: gli alleli dei gruppi A e B sono dominanti rispetto all’allele del gruppo 0 ma
sono tra loro co-dominanti per cui, oltre al sangue di gruppo A, esiste anche il sangue di tipo misto AB.
Il docente richiama infine l’attenzione degli studenti sui quesiti iniziali e sulla mappa cognitiva abbozzata nella prima
fase. Con domande mirate, stimola gli allievi a ragionare se quanto visto in classe permette di affrontare le questioni
poste e di integrare la mappa iniziale con gli opportuni nessi logici. Avvia un breve confronto con gli alunni e tra alunni
attraverso domande del tipo: cosa possiamo dire riguardo al terzo quesito? Come sono i genitori di un ragazzo con le
lentiggini? Siamo in grado di rispondere? Come cambia o si sviluppa la nostra mappa? E simili.
Si stimola così la partecipazione degli allievi nel processo di apprendimento e di autovalutazione.
Studio individuale e analisi di caso.
Vengono proposti agli alunni, individualmente, alcuni semplici casi da studiare in classe, sul proprio quaderno,
utilizzando il quadrato di Punnett ed esprimendo le proprie considerazioni sui risultati ottenuti.
Segue il commento dei casi, con breve discussione ed eventuale chiarimento dei dubbi.
Lezione frontale.
L’insegnante procede spiegando le leggi di Mendel, esponendole anche tramite il quadrato di Punnett. Sottolinea
come all’epoca dei suoi studi non fosse disponibile la gran quantità di informazioni e strumenti che abbiamo oggi, ad
esempio Mendel non conosceva i cromosomi e il DNA ma ciononostante i suoi esperimenti, basati sull’incrocio tra
piante di piselli e sull’analisi statistica degli esemplari ottenuti, hanno rappresentato la nascita della genetica e hanno
avviato il percorso che ha portato alle conoscenze attuali. Le scoperte successive, sulla genetica e sul DNA, hanno
integrato i suoi studi, confermandone l’intuizione che i caratteri si trasmettono da una generazione all’altra come
unità distinte e separate e si manifestano nei figli secondo la legge della dominanza. Le tre leggi sono state
opportunamente integrate con la conoscenza della molecola di DNA, stabilendo, in particolare, l’odierna terminologia
di gene, ovvero porzione di DNA, di allele, di genotipo e fenotipo.
Si accennerà come, successivamente, siano state scoperte anche le mutazioni genetiche, variazioni dei geni che da un
lato sono responsabili di malattie trasmissibili geneticamente (le malattie ereditarie) ma dall’altro rappresentano il
meccanismo con cui le specie si evolvono; la tematica dell’evoluzione era stata proposta nel secondo video che verrà
brevemente richiamato all’attenzione della classe.
Verrà sottolineato che la ricerca sulle mutazioni sta continuando oggi, in particolare riguardo alla cura delle malattie
ereditarie. In tal modo il docente evidenza agli alunni la dinamicità della genetica e, con essa, della scienza che è in
continua evoluzione.
A conclusione della lezione, viene proiettato il video seguente, che, con un’animazione accattivante, sintetizza il
concetto di dominanza, il quadrato di Punnett come strumento di analisi e le leggi di Mendel:
https://www.youtube.com/watch?v=Mehz7tCxjSE
Chiusura della sfida. Quali attività di verifica degli apprendimenti concludono l’attività didattica:
(indicare quali attività di sistematizzazione degli apprendimenti concludono l’attività, e quali metodologie e
strumenti di valutazione formativa e sommativa si ritiene di dover attuare per verificare e consolidare gli
apprendimenti e promuovere lo sviluppo di competenze. Tipicamente ciò avviene tramite metodi di valutazione
autentica. Esplicitare le tipologie di prova.)
Come verifica formativa verrà effettuato un monitoraggio in itinere tramite osservazioni sistematiche, annotazioni,
checklist e tramite le tabelle prodotte dagli studenti stessi nei lavori di gruppo. Si osserveranno gli allievi nello
svolgimento del lavoro di gruppo; si considereranno la partecipazione e l’impegno profusi nel lavoro stesso, nello
studio individuale in classe e nelle discussioni aperte, sviluppate durante le varie fasi.
Inoltre si terranno in considerazione: la capacità di stare in gruppo degli alunni, che implica il saper interagire con i
compagni in modo costruttivo, dando il proprio contributo per lo sviluppo del sapere collettivo; la capacità di
rispettare le regole del gruppo-classe e la disponibilità verso i compagni in difficoltà.
Nelle varie fasi sono previsti momenti in cui vengono proposte brevi domande o semplici analisi di caso, volte non
solo a consolidare ma anche a verificare le conoscenze e le abilità via via acquisite dagli allievi nel percorso di
apprendimento. Sarà richiesto poi agli alunni, come compito a casa, di produrre una mappa concettuale che leghi tra
loro gli elementi chiave dell’ereditarietà integrandoli con le leggi di Mendel. La mappa sarà oggetto di autovalutazione
da parte degli studenti che dovranno, confrontandola con l’iniziale mappa cognitiva, riflettere sull’apprendimento
sviluppato nel percorso condiviso in classe.
Come verifica sommativa verrà somministrata una prova oggettiva contenente items vero/falso, a risposta multipla,
corrispondenze e completamenti con distrattori; saranno proposti anche un paio di casi specifici da analizzare con il
quadrato di Punnett, con la consegna di calcolare le probabilità e rispondere a determinati quesiti.
Riflessione finale. In che modo l’approccio proposto differisce dal suo approccio tradizionale:
(indicare i vantaggi dell’approccio scelto rispetto all’approccio tradizionale e mettere in luce le differenze con
particolare riferimento all’argomento curricolare scelto.)
L’approccio proposto prevede un continuo coinvolgimento degli allievi nel processo di apprendimento. Essendo
l’argomento affrontato dall’UdA complesso ma interessante e ricco di collegamenti con il contesto extra scolastico,
coinvolgere gli studenti in prima persona favorisce un apprendimento al tempo stesso stimolante e responsabile.
La curiosità degli allievi è stimolata in ogni fase, facendo loro scoprire da un lato l’utilità e l’attualità della genetica, al
di là del suo essere materia di studio e dall’altro rendendoli protagonisti del processo di apprendimento, in quanto le
conoscenze vengono costruite progressivamente con il contributo degli alunni stessi.
Brainstorming, riflessioni collettive, lavoro di gruppo e lezioni dialogate fanno acquisire conoscenze, anche
particolarmente complesse, in maniera più partecipata rispetto all’approccio classico e con maggior soddisfazione da
parte degli studenti. L’insegnante ha principalmente un ruolo di mediatore e facilitatore, utilizzando gli interventi con
lezione frontale come strumento di raccordo delle varie fasi e di focalizzazione, precisazione di quei termini e concetti
necessari per proseguire nello studio.
Rispetto a quello tradizionale, tale approccio consente un apprendimento non solo più coinvolgente per l’alunno ma
anche, per questo motivo, facilitato: comprendere un argomento complesso come l’ereditarietà è più agevole se si
colgono gli aspetti stimolanti e le implicazioni nella vita extra scolastica.
Inoltre la previsione di diversi momenti di autovalutazione consente una responsabilizzazione degli allievi ed è il
presupposto per l’autoregolazione che implica l’attivazione di processi metacognitivi. L’alunno viene stimolato a
prendersi carico del proprio apprendimento, integrando ai processi esecutivi processi riflessivi dove viene a rendersi
consapevole dei passaggi logici implicati nell’acquisizione di nuove conoscenze ed abilità e nello sviluppo di nuove
competenze.
