Approccio all’energia
dalla scuola di base alla secondaria
Rapporto apprendimento / insegnamento
Gli obiettivi
La metodologia
Esempi
Giuseppina Rinaudo, Dipartimento di Fisica Sperimentale, Università di Torino
e-mail: [email protected] - http://www.iapht.unito.it/giocattoli - genn. 2003
rapporto apprendimento / insegnamento
Ciò che interessa all’allievo:
• capire come funzionano le cose
• spiegare perché funzionano in un certo
modo
• mettere in relazione le diverse
conoscenze
.
Ciò che interessa al docente:
• formare
• addestrare
• informare
.
.
è possibile conciliare gli interessi dell’allievo
..….. con quelli del docente?
Che cosa dicono i modelli di sviluppo dell’intelligenza:
le quattro “fasi” del modello di Guilford
conoscenza e memoria
 pensiero “divergente”
 pensiero “convergente”
 pensiero “critico”
un esempio:
“la fionda”
dall’oggetto
al concetto
conoscenza e memoria
pensiero divergente
•osservare, scoprire, indagare
•formulare “ipotesi”
•sulla base della propria
conoscenza e memoria
la fionda
pensiero convergente
pensiero critico
•dare “forma” alle idee:
identificare e separare
variabili, misurare,
correlare, analizzare
•confrontare con le proprie
conoscenze
logico - espressivi
• contenuti disciplinari:
 pochi e specifici
• capacità di formulare
ipotesi, esprimerle,
padroneggiare il linguaggio
Gli obiettivi
operativi
• fare, manipolare,
predisporre, misurare,
ecc.
comportamentali
• lavorare in gruppo, eventualmente con ruolo di leader
• rispettare le consegne
• condividere e confrontare i risultati
• accettare le “regole del gioco” e capirne l’importanza
dall’oggetto concreto al concetto astratto
• “vedere con gli occhi” per “vedere con la mente”
La metodologia
dare una veste formale ai concetti
• attraverso il linguaggio, il disegno, i
numeri, i grafici, le “formule”, ecc.
l’associazione oggetto-concetto favorisce l’apprendimento
Diversi livelli di astrazione per arrivare al
“concetto” relativo a una grandezza
fisica:
• livello base: la grandezza fisica descrive una
proprietà di oggetti o fenomeni direttamente
accessibile attraverso i sensi (es. il volume ==>
esistono oggetti “piccoli” e oggetti “grossi”, dal
confronto fra queste caratteristiche si arriva al
concetto astratto di volume)
• primo livello: la grandezza fisica descrive una
proprietà indirettamente accessibile attraverso
gli effetti ad essa associati (es. la forza ==>
mette in moto, deforma, permette di tirare, ecc.)
• livelli superiori: la correlazione fra la grandezza
fisica e oggetti o fenomeni osservabili o intuibili è
ancora più indiretta … l’energia appartiene a
quest’ultimo livello!
… il concetto di forza
La legge di Newton esprime formalmente un concetto di cui
si ha indipendentemente una percezione “diretta”.
Altre caratteristiche che rendono la forza una grandezza
fisica utile ed economica:
•è l’espressione dell’interazione fra due corpi
•per interagire occorre essere in due: chi “applica” la forza
e chi la “subisce” (il “nome delle forze”)
•la forza si applica in una ben determinata direzione
•a ogni forza applicata corrisponde una reazione uguale e
contraria (terza legge della dinamica)
•la forza si trasmette dentro un solido
Fdito-elastico
Fbastoncino-elastico
Felastico-dito
… dall’oggetto al concetto
Fbastoncino-mano
Fmano-bastoncino
formalizzare in modo iconico
•l’interazione fra due corpi
•chi “applica” la forza e chi la “subisce”
•il “nome delle forze”
•la direzione
•azione e reazione
•la forza che si trasmette
… ma non è solo questione di forza
prima
dopo
forza
il risultato che si vuole ottenere
non dipende solo dalla forza che
si esercita ma anche
dall’allungamento dell’elastico ..
.. e allora si “inventa” il concetto
di ..
energia
Il concetto di energia
L’energia è una grandezza fisica “costruita” teoricamente
perché utile ed economica
Le caratteristiche che rendono l’energia un concetto utile
ed economico:
• ha forme diverse
• si può trasformare da una forma all’altra
• può essere trasferita da un oggetto all’altro
• può essere immagazzinata
• passando e trasformandosi l’energia fa cose utili
• si conserva
• si degrada
l’antico trinomio:
temperatura,calore,energia
la temperatura: è una proprietà degli oggetti
il calore: è la “spia” dell’energia in transito
ma di quale tipo di energia?
una energia atipica: l’energia radiante
esempi dalla meccanica
la giostra a gravità:
trasformare
trasferire
immagazzinare
esempi dalla meccanica
la catapulta:
trasformare
trasferire
immagazzinare
esempi dalla meccanica
il bottone
moto:
sempre
trasformare
trasferire
immagazzinare
in
esempi dalla meccanica
il barattolo che torna
indietro:
trasformare
trasferire
immagazzinare
esempi dalla meccanica
il razzo sulla bottiglia:
trasformare
trasferire
esempi dalla meccanica dei fluidi
i vasi comunicanti:
trasformare
trasferire
immagazzinare
esempi su temperatura e calore
la giostra con le candele:
trasformare
trasferire
immagazzinare
esempi dalla meccanica
la motocicletta:
trasformare
trasferire
immagazzinare
esempi su temperatura e calore
scaldare la sabbia:
trasformare
trasferire
esempi dalla meccanica
la giostra a gravità:
trasformare
trasferire
immagazzinare
esempi dalla meccanica
la giostra a gravità:
trasformare
trasferire
immagazzinare