CONTENUTI DIDATTICI DEL LICEO SCIENTIFICO Classe prima Introduzione allo studio delle scienze: cos’è la scienza, come opera la scienza. Il metodo induttivo e ipotetico – deduttivo. Scienze della Terra: Astronomia: forma e dimensioni della Terra; la Terra nel Sistema Solare: i moti del sistema Terra – Luna e loro interazioni. Chimica: Cosa studia la chimica; le grandezze fondamentali e derivate e loro unità di misura. Gli stati di aggregazione della materia e relative trasformazioni Classificazione della materia: miscugli omogenei ed eterogenei, elementi e composti. Concetto di atomo e molecola, numero atomico e numero di massa. Gli isotopi Perché sulla Terra c’è vita: la presenza di acqua. Le proprietà fisiche e chimiche dell’acqua. Scienze della Terra Geomorfologia: studio delle varie componenti dell’idrosfera ( fiumi, laghi, mari, ghiacciai, ecc.) con particolare riferimento alla situazione locale. Laboratorio: Combustione della candela Determinazione del punto di fusione/ solidificazione Metodi di separazione dei miscugli omogenei ed eterogenei Proprietà fisiche e proprietà chimiche dell'acqua Classe seconda Biologia: Cos’è la vita: le caratteristiche degli organismi viventi. Le caratteristiche principali dei componenti i vari Regni: Eubatteri, Archeobatteri, Protisti, Funghi , Piante e Animali Anatomia della cellula procariote ed eucariote animale e vegetale. I trasporti di membrana: osmosi, diffusione semplice e facilitata, trasporto attivo; endocitosi (fagocitosi, pinocitosi e endocitosi mediata da recettori); esocitosi Introduzione alle tematiche della seconda metà dell’800: teoria evolutiva di Darwin; le leggi di Mendel Chimica: Le leggi ponderali. La teoria atomica di Dalton La tavola periodica secondo Mendeleev. Il concetto di molecola, mole, massa molare e Numero di Avogadro. Stechiometria dei composti: la composizione %; formula minima e formula molecolare. Stechiometria delle reazioni: il reagente limitante; resa teorica, effettiva e %. Laboratorio: Conoscenza ed uso del microscopio ottico composto Osservazioni al microscopio di organismi unicellulari Osservazioni al microscopio di cellule animali e vegetali Osservazioni al microscopio di cloroplasti, cromoplasti, leucoplasti Fenomeni osmotici in cellule vegetali Differenze tra miscugli e composti Verifica delle leggi ponderali (Lavoisier, Proust) Classe terza Chimica: Le caratteristiche dello stato gassoso: le leggi dei gas (Boyle, Charles, Gay-Lussac); l'equazione di stato dei gas ideali; la densità di un gas. La legge di Dalton sulle pressioni parziali. La struttura atomica: analisi storica dei modelli atomici (Thomson, Rutherford, Bohr); Modello atomico secondo la meccanica quantistica: concetto di orbitale, configurazione atomica. Il sistema periodico moderno e le proprietà periodiche. I legami chimici intramolecolari e intermolecolari, forma delle molecole. Caratteristiche chimiche e fisiche dei minerali; cenni di classificazione Nomenclatura dei composti inorganici e tipi di reazioni. Le soluzioni: misure di concentrazione; proprietà colligative. Laboratorio: Saggi alla fiamma Misure indirette di elettronegatività Alogenuri Reazioni di salificazione Preparazione di soluzioni a concentrazione nota Conducibilità elettrica delle soluzioni acquose Classe quarta: Biologia: Dalle cellule agli organismi: divisione cellulare nei procarioti e negli eucarioti; ciclo cellulare. Mitosi. Riproduzione sessuata: la meiosi. Rapporti tra geni e cromosomi: interpretazione cromosomica delle leggi di Mendel. Determinazione cromosomica del sesso. Ampliamento del concetto di gene: interazioni alleliche, eredità poligenica, associazione genica, mappe geniche. I tessuti animali. Anatomia e fisiologia degli apparati e sistemi del corpo umano. Chimica: Cinetica chimica e equilibri chimici. Equilibri in soluzione acquosa; prodotto ionico dell'acqua. Definizione di acidi e basi secondo Arrhenius, Broensted_Lowry; Lewis. Calcolo del pH per acidi e basi forti, acidi e basi deboli; sistemi tampone, idrolisi. Titolazioni. Termochimica. Elettrochimica: le ossido-riduzioni in forma molecolare,; la pila Daniell; determinazione della forza elettromotrice della pila in condizioni e standard e in condizioni non standard: equazione di Nernst. Laboratorio: Fattori che influenzano la velocità di una reazione Determinazione del pH mediante indicatori e pHmetro Titolazione Redox in becher Mitosi. Osservazione di vetrini di istologia Classe quinta Chimica organica: Ripasso dei vari tipi di ibridazione del Carbonio I composti organici: idrocarburi alifatici (saturi, insaturi, ciclici) e aromatici ; regole di nomenclatura, proprietà fisiche e chimiche. Isomeria I gruppi funzionali: analisi dei principali gruppi e delle loro proprietà chimiche e fisiche; regole di nomenclatura. Biologia: Biochimica: le biomolecole: caratteristiche strutturali e funzionali di carboidrati, lipidi, proteine, acidi nucleici. Biologia molecolare: duplicazione del DNA, trascrizione e traduzione. Le mutazioni. La regolazione genica: la genetica di virus e batteri; la ricombinazione genica per trasduzione, trasformazione e coniugazione; la regolazione dell’espressione genica nei procarioti e negli eucarioti. Biochimica cellulare: il ruolo degli enzimi; l’attività enzimatica e sua regolazione. Il metabolismo anaerobio e aerobio. La fotosintesi clorofilliana. Il ciclo del carbonio. Biotecnologie: il DNA ricombinante; enzimi di restrizione. La reazione a catena della polimerasi; i polimorfismi della lunghezza dei frammenti di restrizione. L’analisi dei frammenti di restrizione mediante elettroforesi su gel. Applicazioni delle biotecnologie in ambito sanitario, agroalimentare, industriale. Scienze della Terra: Dai minerali alle rocce: processo magmatico e rocce ignee; processo sedimentario e rocce sedimentarie; processo metamorfico e rocce metamorfiche; ciclo litogenetico. Fenomeni endogeni: attività vulcanica effusiva e esplosiva; i terremoti: comportamento delle rocce; modalità di propagazione delle onde sismiche; energia e intensità dei terremoti. L’interno della Terra e sua suddivisione in base a criteri chimico-mineralogici e in base allo stato fisico dei materiali. Origine e distribuzione del calore terrestre. Il campo magnetico della Terra:caratteristiche, ipotesi sulla sua origine; paleomagnetismo. La dinamica della crosta terrestre:analisi delle principali teorie: deriva dei continenti, espansione dei fondali oceanici e tettonica delle placche. Tettonica delle placche e orogenesi. Laboratorio: Riconoscimento degli zuccheri riducenti Riconoscimento dell'amido Riconoscimento delle proteine Estrazione del DNA Attività sul metabolismo anaerobio (fermentazione ), aerobio e sulla fotosintesi. Cromatografia dei pigmenti fogliari Una attività di biotecnologie, svolta in un laboratorio attrezzato (presso il CusMiBio di Milano o il Life Learning Center di Bologna, o altro centro specializzato per le Scuole Superiori). CONTENUTI DIDATTICI DEL LICEO DELLE SCIENZE APPLICATE Classe Prima Scienze della Terra ASTRONOMIA I corpi del sistema solare. La forza di gravità Forma e dimensioni della Terra (vari modelli). Moto di rotazione e rivoluzione della Terra: prove e conseguenze La Luna, i suoi moti principali, le fasi,le eclissi, le maree Reticolo geografico: meridiani e paralleli, latitudine e longitudine e loro misurazione Energia per la Terra: il Sole, sua struttura e radiazioni emesse La misurazione del tempo in astronomia ( giorno, mese ed anno) IDROSFERA E ATMOSFERA La suddivisione della Terra in sfere.(litosfera, idrosfera ed atmosfera) Analisi molecola acqua, proprietà chimiche e fisiche dell’acqua Composizione dell’idrosfera, ciclo dell’acqua Proprietà fisiche e chimiche delle acque oceaniche. Moti delle acque oceaniche Acque continentali: sotterranee, falde, risorgive Fiumi, torrenti e loro caratteristiche; bacini, spartiacque; paesaggio fluviale Laghi e loro caratteristiche Carsismo, morfologia carsica Ghiacciai, loro caratteristiche, paesaggio glaciale Atmosfera: composizione e stratificazione attuale, radiazioni ed effetto serra Biologia integrata alle Scienze della Terra Premessa allo studio delle Scienze: la biologia e le scienze della Terra Lo studio dei fossili: la paleontologia. Definizione di fossile e processi di fossilizzazione Concetti di stratigrafia. Metodi di datazione relativa e assoluta Unità biostratigrafiche, correlazioni, fossili guida e fossili di facies Eventi geologici sulla Terra e loro correlazione con quelli biologici. Evoluzione dell’atmosfera, fenomeni vulcanici, meteoriti, evoluzione della temperatura e del clima Modello della struttura interna della Terra, litosfera, astenosfera, placche, concetti di tettonica delle placche. Moti convettivi. Principio dell’attualismo Suddivisione della storia della vita in eoni, ere, periodi e criteri relativi Storia della vita sulla Terra: evoluzione chimica prebiotica; eventi biologici, prove di tali eventi Eventi biologici e geologici, studiati insieme e nelle ere geologiche Concetti di tassonomia; l’unità tassonomica (la specie), il metodo di Linneo per la classificazione, sua correlazione con i criteri moderni Concetti di cladistica. Caratteri chiave. Caratteri primitivi condivisi SISTEMATICA: criteri di divisione dei viventi in cinque regni. Caratteristiche dei Batteri e degli Archeobatteri. La cellula procariote. Teoria sull’origine della cellula eucariotica per endosimbiosi; classificazione ed analisi delle caratteristiche dei Protisti. Concetti basilari di anatomia della cellula eucariote. Laboratorio: Nella prima classe del Liceo scientifico delle Scienze applicate verranno svolte le seguenti attività: osservazioni della Luna osservazioni del cielo e riconoscimento delle principali costellazioni uso del programma Stellarium elettrolisi dell’acqua proprietà fisiche dell’acqua proprietà chimiche dell’acqua conoscenza ed uso dello stereomicrocopio osservazione, anche allo stereoscopio, di fossili della collezione della Scuola classificazione con metodo cladistico lettura di alberi cladistici, confronti conoscenza ed uso dello stereomicrocopio conoscenza ed uso del microscopio; calcolo della costante e dell’ingrandimento osservazioni microscopiche dei batteri presenti nella cavità orale e nello yogurt Metodica colorazione Gram Osservazione di protisti presenti nell’acqua Osservazione di vetrini della collezione della scuola (protisti) In classe prima sono anche previste: a) uscita alla torre del sole di Brembate; b) uscita sul campo per l’osservazione del paesaggio, delle rocce e dei fossili, degli agenti esogeni del modellamento CONTENUTI DIDATTICI DEL LICEO DELLE SCIENZE APPLICATE Classe seconda Biologia Completamento del programma di sistematica: analisi in chiave evolutiva del regno delle piante analisi in chiave evolutiva del regno dei funghi analisi in chiave evolutiva del regno degli animali EVOLUZIONE: introduzione alle teorie evolutive analisi delle osservazioni riportate da Darwin, teoria evoluzione di Darwin GENETICA: gli esperimenti di Mendel e la teoria mendeliana (tre leggi); Morgan e la teoria cromosomica dell’ereditarietà; l’ipotesi di Sutton e i gameti riproduzione cellulare (mitosi e meiosi) Chimica ELEMENTI DI CHIMICA GENERALE: concetti propedeutici: grandezze, loro unità e strumenti di misura; cifre significative, calcoli ed approssimazioni stati della materia; proprietà fisiche e chimiche della materia; fenomeni chimici e fenomeni fisici teoria cinetico-molecolare della materia; curve di riscaldamento/raffreddamento, calori latenti; passaggi di stato miscugli omogenei ed eterogenei; metodi di risoluzione; criteri di purezza. Concetto di sostanza, composto, elemento. Atomi e molecole. Ioni. Proprietà microscopiche e macroscopiche delle sostanze concetti di classificazione degli elementi e tavola periodica di Mendeleev teoria corpuscolare della materia: leggi ponderali (leggi di Lavoisier, di Proust ,di Dalton); teoria atomica di Dalton Legge di Gay Lussac dei volumi, teoria molecolare di Avogadro; regola di Cannizzaro, massa molecolare e massa atomica relativa, unità di massa atomica, numero di Avogadro, mole Leggi dei gas isoterma, isocora e isobara; equazione di stato dei gas perfetti; gas reali e curva di Andrews. Legge di Graham. Miscugli gassosi formule chimiche, equazioni chimiche, applicazioni stechiometriche reagente limitante, resa Laboratorio: Nella seconda classe del Liceo scientifico delle Scienze applicate verranno svolte le seguenti attività: osservazione di cellule vegetali osservazione di gametofiti e sporofiti di muschi osservazione di sporofiti di felci determinazione di piante (conifere) con uso delle chiavi dicotomiche analisi delle parti del fiore riconoscimento di monocotiledoni e dicotiledoni allestimento di erbari (facoltativo) osservazione di ascomiceti e di basidiomiceti dissezioni del lombrico dissezione della seppia dissezione di un crostaceo dissezione di un pesce osseo misure di volume con strumenti differenti misure di massa e densità analisi proprietà fisiche – chimiche della materia osservazione al microscopio e allo stereomicroscopio di miscugli separazione dei componenti di una sospensione per filtrazione sublimazione, uso dell’imbuto separatore, uso della centrifuga distillazione semplice e frazionata cromatografia su carta e su strato sottile curva di riscaldamento del ghiaccio combustione della candela, analisi dei prodotti di reazione decomposizione del permanganato di potassio, analisi dei prodotti di reazione osservazione di elementi chimici e di loro composti, metalli nobili e metalli attivi stima delle dimensioni molecolari e del numero di Avogadro uso dei modellini per la costruzione/visualizzazione di molecole verifica della legge di Lavoisier esperimento di verifica della legge di Graham CONTENUTI DIDATTICI DEL LICEO DELLE SCIENZE APPLICATE Classe terza Chimica: Particelle atomiche, concetti di chimica nucleare Evoluzione del modello atomico (percorso storico fino al modello meccano-quantistico) e struttura atomica: concetto di orbitale, numeri quantici, configurazione elettronica. Sistema periodico moderno: analisi delle proprietà periodiche degli elementi. Legami chimici primari: teoria V.B.: covalente (e dativo), ionico; cenni teoria M.O., legame metallico legami intermolecolari Geometria molecolare Classificazione e nomenclatura dei composti inorganici, reazioni dei composti inorganici con relativi esercizi di stechiometria. Analisi dei diversi tipi di soluzioni, titolo di soluzioni acquose, proprietà colligative delle soluzioni. Classificazione delle reazioni chimiche, scrittura, completamento e bilanciamento (redox escluse) Mineralogia e geologia: Minerali, loro classificazione chimica e sistematica. Modalità di formazione Processo magmatico e rocce ignee, classificazione e distribuzione delle rocce ignee nella litosfera I vulcani, comprese le regioni vulcaniche ed i vulcani italiani Processo sedimentario e rocce sedimentarie La dinamica dei processi sedimentari Biochimica e biologia generale: La cellula, l’anatomia della cellula eucariotica Completamento della genetica: dominanza incompleta, codominanza, alleli multipli, assortimento indipendente, eredità poligenica, geni concatenati, ricombinazione e distanza di mappa Teoria sintetica dell’evoluzione; genetica di popolazione e selezione Introduzione alla biologia molecolare: esperimenti di importanza storica relativa alla funzione del DNA (Miescher, Griffith, Avery, Hershey & Chase) Laboratorio e uscite didattiche: Nella terza classe del Liceo scientifico delle Scienze applicate saranno svolte le seguenti attività: saggio alla fiamma analisi di alcune proprietà periodiche degli elementi reazioni degli alogenuri di argento uso dei modellini molecolari costruzione di modelli molecolari al computer esercitazioni sulle reazioni chimiche e stechiometria quantitativa preparazione di soluzioni a titolo noto proprietà colligative delle soluzioni plasmolisi delle cellule vegetali osservazione della collezione di minerali della scuola, analisi delle proprietà riscaldamento, fino alla fusione, dello zolfo proprietà dei minerali (riscaldamento calcite e silicato: confronto - birifrangenza calcite – durezza - striscio dell’ematite - cristallizzazione del rame solfato, rapida e lenta soprafusione del sodio acetato) osservazione della collezione di rocce della scuola osservazioni microscopiche di cellule eucariotiche mitosi su apici radicali riconoscimento caratteri mendeliani estrazione del DNA (eventuale) Inoltre sarà svolto un viaggio di istruzione, secondo quanto programmato dai consigli di classe, in una regione italiana associata a vulcanismo primario e/o secondario o al processo sedimentario. CONTENUTI DIDATTICI DEL LICEO DELLE SCIENZE APPLICATE Classe quarta Chimica (completamento della chimica generale): Reazioni di ossidoriduzione Termochimica e termodinamica Cinetica Equilibri chimici; equilibri in soluzione, pH Elettrochimica Scienze della Terra: Processo metamorfico e rocce metamorfiche Deformazioni della crosta terrestre: pieghe e faglie Biologia: Istologia, anatomia e fisiologia umana, con cenni di anatomia comparata degli animali Chimica organica (introduzione): • Chimica del carbonio • Idrocarburi alifatici e aromatici • Isomeria • Eventuale introduzione allo studio dei gruppi funzionali Laboratorio e uscite didattiche: Nella quarta classe del Liceo scientifico delle Scienze applicate verranno svolte le seguenti attività: esercitazioni su redox spontanee esercitazione di termochimica esercitazioni di cinetica esercitazioni sugli equilibri omogenei ed eterogenei uso degli indicatori e del piaccametro titolazioni osservazione delle rocce della collezione della Scuola attività di microscopia legate allo studio dell’istologia umana e animale dissezione del cuore (o di altro organo animale) esperienze di chimica organica Inoltre saranno svolte una o più delle seguenti uscite e viaggi, secondo quanto programmato dai consigli di classe: uscita al rifugio Terz’Alpe (Canzo) o ad altro ambiente sedimentario viaggio di istruzione in una regione correlata con il processo sedimentario e/o carsico CONTENUTI DIDATTICI DEL LICEO DELLE SCIENZE APPLICATE Classe quinta Scienze della Terra: Fenomeni sismici Modello dell’interno della Terra Calore interno, campo magnetico e paleomagnetismo Teorie interpretative della dinamica crostale: deriva dei continenti, espansione dei fondali oceanici e tettonica globale delle placche Processi ai margini continentali (attivi, passivi, trasformi) Strutture geografiche continentali ed oceaniche Trasferimento dell’energia sul globo terrestre (calore interno terrestre, moti dell’oceano ed atmosfera) Chimica organica (continuazione) e biologica: Analisi (o completamento) dei gruppi funzionali e rispettiva reattività Meccanismi di reazione: sostituzione radicalica, addizione elettrofila, sostituzione elettrofila aromatica, sostituzione nucleofila, eliminazione, condensazioni Biomolecole: carboidrati, lipidi, proteine, acidi nucleici Metabolismo e Biologia molecolare: Caratteristiche degli enzimi e loro attività, meccanismi di controllo enzimatico. Tappe storiche nella biologia molecolare (Watson, Chargaff, Crick & Wilkins, Meselson & Stahl, Beadle & Tatum,….) Duplicazione del DNA, sintesi proteica Mutazioni Genetica dei batteri e dei virus e regolazione dell’espressione Regolazione dell’espressione genica negli eucarioti Biotecnologie Metabolismo energetico autotrofo ed eterotrofo: glicolisi, respirazione cellulare (ciclo di Krebs, fosforilazione ossidativa, sintesi dell’ATP), fotosintesi Laboratorio: Esperienza sull’attività enzimatica Attività di laboratorio di chimica organica, sul riconoscimento e sulle proprietà dei gruppi funzionali e delle biomolecole Una o più attività di biotecnologie, svolte nel laboratorio scolastico o presso un centro specializzato per le Scuole Superiori CONTENUTI DIDATTICI DEL LICEO MUSICALE Classe prima Introduzione allo studio delle scienze: cos’è la scienza, come opera la scienza. Il metodo induttivo e ipotetico – deduttivo. Chimica: La materia e le sue caratteristiche: proprietà fisiche e proprietà chimiche; le grandezze intensive ed estensive. Grandezze e unità di misure fondamentali e derivate. Stati fisici della materia e passaggi di stato. Com’è fatta la materia: elementi e composti; miscugli eterogenei e omogenei. Le caratteristiche degli atomi: protoni, neutroni ed elettroni; numero atomico e numero di massa; gli isotopi. Le leggi ponderali: Lavoisier, Proust e Dalton Il modello atomico di Dalton. L’esperimento di Rutherford e la scoperta del nucleo. Classificazione delle reazioni e bilanciamento di semplici reazioni. Reazioni esotermiche e endotermiche. Le caratteristiche dell’acqua: la struttura della sua molecola; proprietà fisiche e chimiche dell’acqua. Soluzioni: il criterio fondamentale di solubilità e la misura della concentrazione. Scienze della Terra: La posizione della Terra nel Sistema solare. Le unità di misura astronomiche: a.l. e U.A. I corpi del Sistema solare: pianeti, pianeti nani, satelliti e corpi minori. Elementi di geodesia: forma e dimensioni della Terra; le prove della sfericità della Terra. Rappresentazione della forma della Terra mediante modelli: l’ellissoide e il geoide. Determinazione della circonferenza terrestre secondo Eratostene Il reticolato geografico e il sistema di coordinate assolute, determinazione della latitudine con la stella Polare; determinazione della longitudine (cenni) I moti della Terra: il moto di rotazione: caratteristiche e sue conseguenze ; il moto di rivoluzione: caratteristiche e sue conseguenze; le zone astronomiche. La peculiarità della Terra : presenza di acqua allo stato solido, liquido e aeriforme. L’importanza biologica dell’acqua. Il ciclo idrologico. L’idrosfera: acque marine: oceani e mari. I movimenti del mare: onde (in particolare) e correnti. Linee essenziali circa le acque continentali, sotterranee e superficiali: fiumi, laghi; ghiacciai. Laboratorio: Combustione della candela Determinazione della densità e/o punto di fusione/ solidificazione Misura di scambi termici Metodi di separazione dei miscugli omogenei ed eterogenei Tipologia di reazioni Proprietà dell’acqua Classe seconda Scienze della Terra: Fenomeni vulcanici: cause endogene, vulcanesimo effusivo ed esplosivo e riflessi sul paesaggio: il rischio vulcanico (Vesuvio) e la sua prevenzione Fenomeni sismici: cause endogene, ciclo sismico, effetti superficiali in relazione alle caratteristiche dell’ambiente interessato; rischio sismico e prevenzione: analisi delle onde sismiche. Chimica: La tavola periodica secondo Mendeleev. I calcoli stechiometrici: il concetto di mole, la massa molare e il Numero di Avogadro. Le soluzioni acquose: concentrazione molare e molale e proprietà colligative. Biologia: Cos’è la vita: le caratteristiche degli organismi viventi. Classificazione binomiale secondo Linneo e in chiave filogenetica Le caratteristiche essenziali dei componenti i vari Regni: Eubatteri, Archeobatteri, Protisti, Funghi , Piante e Animali Anatomia della cellula procariote ed eucariote animale e vegetale. Introduzione alle tematiche della seconda metà dell’800: teoria evolutiva di Darwin; le leggi di Mendel Laboratorio: Conoscenza ed uso del microscopio ottico composto Osservazioni al microscopio di organismi unicellulari Osservazioni al microscopio di cellule animali e vegetali Preparazioni di soluzioni a concentrazione nota Verifica sperimentale della stechiometria di una reazione chimica