Giochiamo all’evoluzione
Simulazione dei principali meccanismi evolutivi
degli esseri viventi
Classi prime
Scuola secondaria di I° grado
Collocazione nel curricolo:
Il percorso viene affrontato all’inizio dello studio
della biologia affidando all’evoluzione la chiave di lettura per le
future esperienze.
"Nulla ha senso in biologia, se non alla luce dell'evoluzione"
T Dobzhansky
Obiettivi
•Riflette sulle relazioni tra viventi ed ambiente.
•Comprende il legame tra biodiversità ed evoluzione.
•Comprende i fattori che rendono possibile l’evoluzione.
•Collega le caratteristiche degli esseri viventi (anche fossili)
alle condizioni ambientali.
•Riflette sull’utilità della classificazione e sul concetto di specie.
Obiettivi di apprendimento al termine della classe terza
•Riconosce le somiglianze e le differenze nel funzionamento delle
diverse specie di viventi.
•Comprende il senso delle grandi classificazioni, riconosce nei
fossili indizi per ricostruire nel tempo le trasformazioni
dell’ambiente fisico, la successione e l’evoluzione delle specie.
Approccio metodologico
Dopo una lezione introduttiva sui temi delle variabili ambientali
e del loro legame con gli esseri viventi ed una lezione di
organizzazione dei gruppi di lavoro e di controllo delle regole
del gioco, ai ragazzi sarà chiesto di mandare “alla deriva” un
isola, di immaginare quali cambiamenti possa affrontare e quali
conseguenze questi possano avere su una specie animale
“protagonista” scelta dalla classe.
I ragazzi, in gruppo, produrranno una riproduzione dell’isola con
illustrazioni e tabelle guida alla comprensione dei passaggi
evolutivi.
Insieme ai ragazzi sarà ricostruito l’albero filogenetico e scelti i
nomi scientifici delle specie “create” evidenziando i passaggi
“chiave” del processo evolutivo.
In una lezione finale i gruppi presenteranno il loro lavoro al
resto della classe e verranno ripercorse le tappe salienti dello
sviluppo della teoria dell’evoluzione.
Materiali, apparecchi e strumenti
•Materiali di facile consumo (cartelloni, pennarelli,…),
•LIM
• pc.
Ambiente
•Laboratorio di scienze
Tempi
•Per la messa ha punto nel gruppo: 2 h.
•Per la progettazione specifica: 4 h.
•Tempo – scuola: 8 incontri – 10 h, nel periodo novembredicembre.
•Per la documentazione: 4 h
Il percorso
Prima dell’inizio, per essere chiari.
I ragazzi affrontano una discussione sulla complessità del
termine ambiente, in un brainstorming le variabili elencate e poi
selezionate insieme ai ragazzi sono:
•gli individui della specie in esame.
•gli individui di altre specie.
•La loro organizzazione spaziale ed i loro movimenti.
•La temperatura.
•La quantità di luce.
•La quantità di acqua.
•La concentrazione di differenti elementi chimici.
Le interazioni tra la specie ed i vari elementi
•Come si trovano i nutrienti?
•Come si evitano i predatori?
•Come si trovano dei partner sessuali?
•Come si mantiene la temperatura corporea?
Il termine “specie” per le difficoltà intrinseche della
definizione e per porre l’attenzione sulla dinamica del
cambiamento più che sulla staticità della definizione, non è
stato approfondito. Viene ritenuto sufficiente fare
appartenere ad una stessa specie individui simili tra loro
per caratteristiche e abitudini, che è quanto attribuito al
termine dai ragazzi stessi.
Incontro n° 1
La riflessione:
Utilizzando la LIM per la rappresentazione visiva dei
concetti espressi, viene presa in esame una ipotetica
popolazione di conigli e posto l’accento sulla variabilità
intraspecifica (colore e lunghezza del pelo, dimensioni,
capacità fisiche,…)
Vengono ridefinite le principali variabili ambientali
(temperatura, presenza di copertura arborea,…)
Lavorando di fantasia vengono avanzate alcune ipotesi che
generino l’isolamento geografico della popolazione in due o
più gruppi, il cambiamento ambientale e la selezione
naturale.
•isolamento geografico (comparsa di una catena
montuosa…)
•cambiamenti climatico (aridità o irrigidimento del clima)
•comparsa di uno o più predatori differenti
Ai ragazzi viene chiesto di riflettere su quali possano
essere le conseguenze del cambiamento:
• L’ambiente avvantaggerà qualche coniglio?
• Che vantaggi avrà?
• Cosa accadrà ai conigli svantaggiati?
• Come cambierà la popolazione nel corso degli anni?
• Chiameremo questo meccanismo evoluzione.
Cosa avviene in natura? Realtà e fantasia sono davvero
lontane?
Vengono utilizzate le seguenti 4 slide
Parte di una presentazione che viene riutilizzata
(parzialmente) a fine percorso ed (interamente) in terza media
come raccordo con lo studio della genetica.
Come approfondimento per la preparazione sono stati
utilizzati sono stati utilizzati anche:
•Le scienze di febbraio 2009
•L’articolo
http://www.lescienze.it/archivio/articoli/1991/12/01/news/la_se
lezione_naturale_e_i_fringuelli_di_darwin-545436/
Le isole Galapagos
La trasmutazione delle specie
La trasmutazione delle specie
Le regole del gioco
Il nostro esperimento ambientale:
Immagineremo un isola, una catastrofe la frantumerà, i
frammenti andranno alla deriva.
•La classe sarà divisa in gruppi.
•Ogni gruppo sarà responsabile della deriva di un
frammento di isola: tempo, direzione, cambiamenti
ambientali.
•Ogni cambiamento dovrà essere documentato su
un’apposita tabella.
È possibile simulare cambiare artificialmente un ambiente
per vedere che succede?
Vengono raccontati e discussi: Gli esperimenti ambientali
(http://www.lescienze.it/archivio/articoli/2013/02/01/news/l_ar
te_di_manipolare-1488900/ ), il nostro gioco…in grande.
Solo la natura seleziona gli esseri viventi? Vengono
proiettate immagini di cani, cavalli e fiori.
Le richieste:
Presentato il gioco, ai ragazzi viene chiesto di:
•scegliere un animale come protagonista - vengono avanzate
alcune ipotesi e votata la più gradita alla classe, in questo
caso la scelta è caduta sullo scorpione (in particolare
l’Euscorpius – unico genere di scorpione presente nel
territorio italiano) (nonostante i consigli di orientarsi verso un
mammifero più familiare e più “plastico”)
•Indagare - presentare per la lezione successiva dei materiali
di ricerca sull’animale in oggetto e sul suo ambiente.
Incontro n° 2
Vengono organizzati i gruppi di lavoro, la scelta cade su una
composizione casuale dei gruppi che saranno composti da 4
elementi .
Vengono confrontate le informazioni che i ragazzi hanno sulla
specie in esame, una discussione aperta in cui ognuno porta il
suo contributo alla descrizione dell’animale. Vengono osservati
con le lenti di ingrandimento alcuni esemplari di Euscorpius
(portati da me e dagli alunni).
Vendono avanzate alcune ipotesi sulla possibile
evoluzione e davanti ad ipotesi fuori luogo quali raggi
laser o cannoni, viene chiarito che seppur liberi di dare
sfogo alla fantasia le modifiche devono essere verosimili e
frutto di un’esigenza ambientale.
Vengono scelti i fattori modificabili:
•n° di individui della specie in esame.
•n° di individui di altre specie.
•La loro organizzazione spaziale ed i loro movimenti.
•La temperatura.
•La quantità di luce.
•La quantità di acqua.
•Le interazioni tra la specie ed i vari elementi
•Come trova i nutrienti?
•Come si evitano i predatori?
•Come si trovano dei partner sessuali?
•Come mantengo una temperatura “piacevole”?
I ragazzi dovranno compilare una tabella per schematizzare i
passaggi evolutivi
Il tempo
L’ambiente La selezione
Dopo….
Cambia….
Sono avvantaggiati (e aumentano
di numero) quelli che…
Particolare attenzione viene data al tempo, che non può essere di
pochi anni ma permettere il seguirsi di numerose generazioni, si
paragonano così i tempi necessari al cambiamento delle drosofile
con quello degli elefanti… quanti figli? Dopo quanto tempo?
Iniziano i lavori di gruppo.
I ragazzi prendono in alcuni casi spunto dai materiali di ricerca
portati in classe, in alcuni casi si affidano solo alla loro fantasia,
puntando su modifiche radicali dell’animale (volo o vita
subacquea).
I ragazzi sono invitati a produrre a casa alcune ipotesi da offrire
al gruppo nella lezione successiva.
Incontro n° 3-4
Vengono brevemente ripassate le regole della simulazione ed
i fattori in gioco nell’evoluzione: competizione, diversità
intraspecifica, isolamento geografico, cambiamenti
ambientali.
Vengono chiarite le dinamiche: se, precipito, mi cresceranno
le ali?
(proiezione di una sequenza da “L’era glaciale” la
competizione per le risorse ed i vantaggi legati all’ambiente http://www.youtube.com/watch?v=n0ykM1ALggE).
I gruppi iniziano il loro lavoro confrontandosi sulle idee avute
e proponendo le modifiche.
Il lavoro viene seguito, non vengono posti limiti alle modifiche
ma posti dei problemi sulla loro realizzabilità:
perché volare o nuotare dovrebbe essere un vantaggio? volare
o planare? Volare come e da dove? Nuotare o galleggiare?
Volendo porre l’accento sulla dinamica di cambiamento e non
sui reali limiti biologici non vengono rifiutate modifiche riferite
ad esempio alla regolazione termica od alla capacità di
cambiare colore.
Il compito per casa viene controllato
mentre i gruppi lavorano.
Ai ragazzi viene assegnato come
compito a casa di fare una ricerca
sull’evoluzione di un animale a loro
scelta e di riportare su una tabella
uguale a quella usata in classe le
tappe evolutive.
Incontro n° 5- 6
I lavori di gruppo vengono portati a termine e controllate le
ricerche.
Viene fatto un parallelismo tra i cambiamenti ambientali che
hanno portato all’evoluzione dei diversi animali e del nostro
scorpione.
Le variabili ambientali selezionate ad inizio percorso non
vengono effettivamente prese tutte in considerazione dai
ragazzi che si concentrano soprattutto sulle variazioni
climatiche e sulle iterazioni predatore – preda.
Ai ragazzi viene assegnato come compito a casa la ricerca di
animali che abbiano caratteristiche comuni allo scorpione da
loro prodotto. Scopo della ricerca è rafforzare l’idea di un
legame tra caratteristiche degli esseri viventi ed il loro ambiente
e evidenziare la ricchezza della biodiversità come bacino di
risposte alle richieste più differenti.
Incontro n° 5- 6
I lavori completati vengono presentati da ogni gruppo alla
classe, si discutono le modifiche efficaci (che hanno una
corrispondenza con l’ambiente – aumento delle dimensioni
delle prede – aumento di dimensione nei predatori o
predazione in gruppo) e le modifiche giudicate troppo
fantasiose (creste sensoriali).
Viene messo in evidenza come a cambiamenti simili
dell’ambiente i gruppi abbiano risposto con modifiche simili.
Tempo
Dopo…
Ambiente
Cambia…
Evoluzione
Aumentano gli individui…
10.000 anni
foresta
Che si imparano a mimetizzarsi con la foresta
50.000 anni
Aumentano i predatori
terrestri
Imparano a vivere sugli alberi Spruzzano le
ragnatele dal pungiglione
100.000 anni
In gruppo si difendono meglio Imparano a
emettere un suono acuto per comunicare
Tempo
Dopo…
Ambiente
Cambia…
Evoluzione
aumentano gli inDiviDui…
25.000 anni
Isola semisommersa
Lo scorpione diventa anfibio.
Ha membrane per nuotare sul
pungiglione.
Ha 2 membrane per respirare
situate nella bocca.
20.000 anni
Isola emersa i
predatori e le
prede sono più
grandi
Lo scorpione, lunghezza un
metro, larghezza 50 cm, ha due
chele giganti di 36 cm,
5.000 anni
Riproduzione per partenogenesi
con circa 15 piccoli
Con la collaborazione
dell’ins. di sostegno sono
stati realizzati dei modelli 3d
in carta e colorati a tempera
L’evoluzione è lineare o ramificata?
Le diverse specie derivano una dall’altra? Abbiamo nonni e
nipoti o i nostri scorpioni sono tutti cugini?
Viene costruito un albero filogenetico scegliendo due caratteri
pesanti che danno vita alla ramificazione (adattamento alla vita
acquatica – adattamento al clima artico – capacità di vita
subacquea).
Eu. Acquaticus
Eu. Pelocrestatus
Eu. Indianus
Freddo
caldo
Eu. polis
superficie
acquatico
Eu. Mimetizzum
freddo
mare
Eu. Italicus
terra
caldo
Incontro n° 8
Presa dimestichezza con la dinamica dell’evoluzione vengono
presentate le diverse risposte che l’uomo ha cercato di dare alla
domanda “E’ nato prima l’uovo o la gallina?” ed alle sue
implicazioni scientifiche.
Viene riutilizzata la seguente presentazione p point, fino alla slide
5 vengono solo raccontate brevemente le risposte date dall’uomo
all’evidenza della varietà.
Vengono discusse con più attenzione le vicende di Darwin e la
storia del suo viaggio, l’ultima slide viene discussa solo in terza.
Prima l ‘uovo o la gallina?
Facciamo un salto indietro di 2500 anni
“Gli essere viventi
furono generati dalla terra,
Una terra calda che faceva
scaturire come alimento
un limo caldo simile al latte.
Dall’evaporazione del limo
nacque anche l’uomo,
un tempo simile ai pesci.”
mondoè c’è
IlIlmondo
increato
stato e ci
esempre
imperituro!
sarà sempre.
Aristotele
Alessandro Magno
“Allora il signore Dio plasmò dal suolo
ogni sorta di bestie selvatiche e tutti gli
uccelli del cielo…”
Il diluvio universale
Creazione -Inondazione - Creazione
Jean Baptiste de Lamark
Il bisogno modifica l’organo
1809
Poco più di 200 anni fa…
1809
Charles Darwin
Beagle
Il viaggio del Beagle
Le isole Galapagos
Le pianure argentine
La Patagonia
Megaterium
Le isole Galapagos
La trasmutazione delle specie
La trasmutazione delle specie
Cambiamento ambientale
Il bisogno modifica l’organo
L’ambiente seleziona il
carattere.
Hanno più possibilità di
riprodursi gli individui
più adatti all’ambiente.
Isolamento geografico
(le popolazioni diverse non
possono incrociarsi)
1859
L’evoluzione delle specie è una teoria !!!
Verifica degli apprendimenti
La valutazione degli apprendimenti viene fatta sulla base del
compito autentico (il cartellone e la tabella) e della sua
presentazione alla classe, sulla partecipazione alla sua
realizzazione, sulla capacità di utilizzare le dinamiche
evolutive per la soluzione di problemi del gioco (voglio farlo
volare… perché gli servirebbe?), sono state valutate anche le
ricerche ma non è stato ritenuto necessario somministrare
una prova strutturata.
Risultati ottenuti
L’esito del percorso è sicuramente positivo.
Pur non risolvendo definitivamente l’equivoco del – mi serve
lo faccio evolvere lamarkiano, che tende in alcuni casi a
ripresentarsi, l’esperienza coinvolge i ragazzi che nel corso
del tempo e anche negli anni successivi (il percorso viene
presentato da qualche anno), ripropongono la rilettura del
gioco anche in contesti differenti.
La demolizione del concetto si superiorità assoluta di una
specie, se non di un individuo o di un gruppo, ma il legame
con l’ambiente e l’adattamento a questo, sono state riproposti
dai ragazzi stessi nello studio dell’uomo (in scienze) e della
sua storia anche contemporanea (in italiano e storia),
contribuendo a fornire una forte motivazione, ad esempio,
alla demolizione del concetto di razza.
Valutazione nel gruppo LSS
Nel gruppo il progetto era stato accolto con curiosità,
rappresentando una possibile via pratico – giocosa per
affrontare un tema altrimenti troppo teorico.
È stata valutato positivamente anche per la capacità che ha
di fare superare il comune errore di considerare i
cambiamenti la conseguenza immediata di una necessita (fa
freddo, cresce la pelliccia).
La motivazione iniziale, dare, con l’evoluzione, una chiave di
lettura all’intero percorso di biologia ha avuto una risposta
positiva nello svolgimento e nei risultati del percorso.