LUCE, COLORE, VISIONE
PIANO NAZIONALE
INSEGNARE SCIENZE
SPERIMENTALI
PRESIDIO DI LIVORNO
CURRICOLO VERTICALE
• Conoscere i nodi fondamentali della
disciplina
• Analisi delle rappresentazioni mentali degli studenti
(concezioni difformi)
• Rimuovere i conflitti cognitivi
• Costruire conoscenza (modello scientifico)
e condividerla con gli studenti
Lo spirito scientifico
Nell’educare, la nozione di ostacolo epistemologico è
misconosciuta. Spesso mi ha colpito il fatto che i
professori di scienze – più ancora di altri, se ciò è
possibile – non comprendono il fatto che si possa non
comprendere. I professori di scienze immaginano che lo
spirito cominci come una lezione, che si possa sempre
correggere un’attitudine indifferente e che si possa far
comprendere una dimostrazione ripetendola punto per
punto. Non hanno ancora riflettuto sul
fatto che
l’adolescente arriva alle lezioni di Scienze con delle
conoscenze empiriche già costituite: si tratta, allora, non
di acquisire una cultura sperimentale, bensì di cambiare la
cultura sperimentale, rovesciando gli ostacoli già
accumulati nella vita quotidiana.
Bachelard, La formation de l’esprit scientifique, 1938
Senso comune e conoscenza
scientifica
Il senso comune descrive bene il reale, ma non lo spiega
(perché è complesso);
gli schemi di senso comune sono resistenti
la conoscenza scientifica privilegia semplicità, coerenza e
generalizzazione per porzioni di realtà più circoscritte e
limitate.
Spesso la conoscenza scientifica entra in conflitto
con il senso comune
MODELLO GEOMETRICO
• La luce “è come se si propagasse” per raggi, in linea retta,
secondo il seguente schema:
Sorgente
Oggetto
Ricevitore
(occhio)
CONCEZIONI DIFFORMI SULLA
LUCE
• Confusione spontanea tra luce e visione (gli occhi
possono far luce, il sole e la luna possono vedere)
Linguaggio comune: ti lancio uno sguardo, ti fulmino con
gli occhi, catturo un’immagine.
• La luce riempie tutto lo spazio oppure è
concentrata attorno alle sorgenti (concezione
statica)
• La luce si esaurisce nel suo cammino, soprattutto
se è debole.
• La luce non esiste quando non la si vede
direttamente
• Distinzione tra luce elettrica e quella solare
Schema di senso comune
Schema scientifico
Percorso storico
• Ottica geometrica, postulati euclidei
– Raggi (astratti) che viaggiano in linea retta tutti con la stessa velocità
– Proprietà per riflessione e geometrie in accordo con l’ottica moderna
– Si riferiscono a raggi visuali provenienti dall’occhio!
• Dibattito centrato sulle modalità di visione
–
–
–
–
Teoria emissionistica dei pitagorici
Raccolta di “idoli” emessi per l’azione del sole secondo gli atomisti
Incontro tra fluidi dei platonici
Modificaizone del “diafano” percepita dagli occhi artistotelici
• Sostanza della luce: dal medioevo ad oggi
– Lux (qualità luminosa, soggettiva) e lumen (effetto provocato dalla luce,
oggettivo)
– Natura della luce (e dei colori) da Newton a Young, fino a Planck ed Einstein
– rivoluzione ottica di Keplero (raggi luminosi emessi dalla sorgente)
Situazione laboratoriale
Materiali:
• Puntatore laser, torcia elettrica, lampadina
• Acchiappa-raggi (colino)
Riflessioni:
- la luce si propaga in linea retta fino a che
non incontra un ostacolo; c’è anche se non
si vede.
- La luce si vede quando i suoi raggi
colpiscono i nostri occhi.
Modello di sorgente
• Da una piccola sorgente (es: lampadina)
partono raggi in tutte le direzioni e noi
vediamo quelli che colpiscono i nostri occhi
• Tutti gli oggetti, se illuminati, rimandano
indietro (diffondono) la luce che vi incide e
vanno considerati anch’essi come sorgenti
(secondarie).
Interazione luce-oggetti
Materiali: specchietto, fogli bianchi, puntatore
laser
• Corpi trasparenti, corpi opachi, riflettenti
etc.
• La riflessione di un raggio su uno specchio
(qualitativa e/o quantitativa)
• La diffusione della luce
La formazione dell’immagine in
un specchio piano
Materiali: Specchio piano
Domanda: dove mi devo mettere per vedere l’immagine
dell’oggetto? Dove si trova l’immagine?
Specchio coperto
oggetto
Ritorna lo schema dei raggi visuali
I ragazzi hanno difficoltà a localizzare l’immagine al di là dello specchio.
Possibili percorsi scuola infanzia
e primaria
La luce e le ombre (lo gnomone)
-La posizione e la lunghezza delle ombre permette di
connettere il “giro” del sole con le vicende vissute
dai bambini.
- individuazione degli “attori” della visione
-Si può esplorare la propagazione rettilinea dei
raggi del sole e in generale di una qualunque
sorgente.
-Studio della forma e dimensione delle ombre;
collocazione spaziale sorgente-oggetto-superficie di
proiezione.
Possibili percorsi scuola media
Il modello geometrico della luce
- imparare ad utilizzare il modello a raggi per
interpretare e prevedere fenomeni
quotidiani
- Schematizzare correttamente sorgenti
puntiformi ed estese
- Riflessione e diffusione. Formazione delle
immagini in uno specchio piano
Possibili percorsi nella scuola
secondaria
• Applicazioni del modello geometrico per
l’analisi quantitativa di specchi piani
(riflessioni multiple) e curvi.
• Rifrazione (lenti) e dispersione della luce
• Applicazioni tecnologiche: le fibre ottiche