Gruppo di lavoro
dell’IIS EUCLIDE
di
BARI
Daniela Putignano, Damiano Acquafredda,
Stanislao Ferrante,Rosalia Ortiz, Paola Boffoli.
Contesto di senso
Come si può ottenere un cocktail a strati?
Cocktail a strati
Alcool etilico
Crodino
Succo di mela
Sciroppo alla menta
Noi docenti di scienze integrate fisica e
chimica abbiamo organizzato un’unità
interdisciplinare sulla densità, programmata
secondo le modalità previste per il Riordino
degli ITI, da sviluppare in una classe prima
dell’indirizzo Logistica e Trasporti
UdA Interdisciplinare
scienze integrate-fisica e chimica
Progettazione Macro
PERIODO
UdA (Titolo /
monte ore)
INIZIO: 15 ottobre
Competenza/e
FINE:15 novembre
Abilità
Raccogliere dati attraverso
l’osservazione diretta dei fenomeni
naturali (fisici, chimici, biologici,
geologici, ecc..) o degli oggetti
artificiali o la consultazione di testi
e manuali o media
S1
Le proprietà
della
Materia: la
densità
Ore 12
Osservare,
descrivere ed
analizzare
fenomeni
appartenenti alla
realtà naturale e
artificiale e
riconoscere nelle
varie forme i
concetti di sistema
e di complessità
Conoscenze
Disciplina di
riferimento
Disciplina
concorrente
Concetto di misura e sua
approssimazione
Fondamentali Meccanismi di
catalogazione
Sequenza delle operazioni da
effettuare
Organizzare e rappresentare i dati
raccolti
Principali strumenti e tecniche
di misurazione
Errore sulla misura
Individuare, con la guida del
docente, una possibile
interpretazione dei dati in base a
semplici modelli
Utilizzare classificazioni,
generalizzazioni e/o schemi logici
per riconoscere il modello di
riferimento
Presentare i risultati dell’analisi
Semplici schemi per presentare
correlazioni tra le variabili di un
fenomeno appartenente
all’ambito scientifico
caratteristico del percorso
formativo
Schemi, tabelle e grafici
SCIENZE
INTEGRATE
(FISICA)
SCIENZE
INTEGRATE
(CHIMICA)
SCIENZE
NATURALI
(BIOLOGIA)
Titolo:
Le
proprietà
della
materia
ore 12
P2
Analizzare un fenomeno
interpretandone le tematiche
in maniera logica e
conseguenziale
Interpretare un fenomeno
distinguendo gli aspetti
scientifici ed individuando le
variabili che lo caratterizzano.
Collegare le conoscenze
acquisite con le implicazioni
della vita quotidiana
Metodo di indagine
scientifica.
Capacità di reperire
informazioni, utilizzarle in
modo autonomo e finalizzato
e comunicarle con linguaggio
scientifico.
Fonti di consultazioni (libri e
manuali)
Tecniche di elaborazione dei
dati.
Mettere in atto le abilità
operative connesse con l'uso
degli strumenti e valutare
l'attendibilità dei risultati
sperimentali ottenuti
Tecniche di misurazione e
rilevamento dati.
Comunicare in modo chiaro e
sintetico le procedure seguite
nelle proprie indagini, i
risultati raggiunti e il loro
significato
SCIENZE
INTEGRATE
(CHIMICA)
SCIENZE
INTEGRATE
(FISICA)
SCIENZE
INTEGRATE
(SCIENZE
TERRA E
BIOLOGIA)
Titolo:
Le proprietà
della materia:
la densità
ore 12
Ricercare, acquisire e selezionare
informazioni generali e specifiche
in funzione della produzione di
testi scritti di vario tipo
Elementi strutturali di
un testo scritto
coerente e coeso
Prendere appunti e redigere
sintesi e relazioni
Uso dei dizionari
L3
Produrre testi di vario
tipo in relazione ai
differenti scopi
comunicativi
Rielaborare in forma chiara le
informazioni
Modalità e tecniche
delle diverse forme di
produzione scritta:
riassunto, lettera,
relazioni, ecc.
Produrre testi corretti e coerenti
adeguati alle diverse situazioni
comunicative
Fasi della produzione
scritta: pianificazione,
stesura e revisione
LINGUA E
LETTERATURA
ITALIANA
SCIENZE
INTEGRATE
(FISICA)
SCIENZE
INTEGRATE
(CHIMICA)
Progettare un percorso
risolutivo strutturato in tappe
Formalizzare il percorso di
soluzione di un problema
attraverso modelli algebrici e
grafici
Titolo:
Le proprietà
della materia:
la densità
ore 12
Le fasi risolutive di
un problema e loro
rappresentazioni
con diagrammi
SCIENZE INTEGRATE
(FISICA)
M3
Individuare le strategie
appropriate per la
soluzione di problemi
MATEMATICA
Convalidare i risultati
conseguiti sia empiricamente,
sia mediante argomentazioni
Tradurre dal linguaggio
naturale al linguaggio
algebrico e viceversa
Tecniche risolutive
di un problema che
utilizzano frazioni,
proporzioni,
percentuali,
formule
geometriche,
equazioni e
disequazioni di 1°
grado
SCIENZE INTEGRATE
(CHIMICA)
TECNOLOGIE
INFORMATICHE
Progettazione micro
Compito assegnato agli Studenti: agli studenti viene chiesto di determinare sperimentalmente la densità di solidi e di stendere due relazioni
tecniche sulle prove di laboratorio.
Processo di lavoro
ore/titolo
8 ore:
La densità
Contesto
Aula/laboratorio di
fisica e laboratorio
di chimica
Attività Docente
-Definisce la grandezza
fisica densità.
-Determina
sperimentalmente la
densità di liquidi e solidi.
-Dimostra
sperimentalmente la
relazione esistente di
proporzionalità diretta tra
massa e volume.
-Utilizza i dati
sperimentali per definire
la densità come proprietà
intensiva della materia
-Fornisce un protocollo
per la determinazione
sperimentale della densità
di solidi.
-Propone uno schema per
la stesura della relazione
tecnica sulla prova di
laboratorio.
Metodologia
Lezione frontale
Attività di laboratorio
Lavori di gruppo
Prestazioni Studenti
-Raccolgono informazioni
mediante appunti di lezione sulla
densità.
-Assistono alla determinazione
sperimentale della densità di
liquidi solidi.
-Determinano sperimentalmente
ed autonomamente la densità di
solidi di materiale ignoto.
-Riconoscono il materiale ignoto
confrontando i dati ottenuti con i
valori tabulati.
-Elaborano la relazione tecnica
sulla prova svolta.
-Commentano e discutono sui
risultati ottenuti
4 ore:
Gradiente
di densità
Laboratorio di
chimica
Effettua delle prove
mettendo a confronto e
mescolando sostanze e
materiali liquidi e solidi
Lezione frontale
Attività di laboratorio
-Partecipano alle prove
-Osservano
-Documentano con foto le
fasi delle prove
-Raccolgono dati
-Elaborano una relazione
-Discutono sull’elaborato
Modalità di accertamento delle abilità e delle conoscenze della UdA:
esercitazioni in laboratorio, elaborazione di due relazioni tecniche, test di valutazione della
competenza.
In una prima fase abbiamo seguito un percorso più
tradizionale: siamo partiti dalla definizione della
grandezza densità, per poi verificare attraverso
prove in cui gli alunni hanno sperimentato in prima
persona, determinando la densità di solidi di
materiale sconosciuto, che la densità è una
proprietà intensiva della materia.
Poi abbiamo voluto
approfondire la ricerca
cercando di scoprire, attraverso una serie di
semplici esperimenti, come si comportano
sostanze liquide e solide, con diversa densità,
quando vengono messe a contatto.
Creiamo il gradiente di densità: i ragazzi documentano le fasi operative
con le foto
1.Versiamo il miele
3. l’acqua si dispone sul miele
2.Versiamo lentamente l’acqua
4. Aggiungiamo il colorante all’acqua
5. Aggiungiamo il detersivo per i piatti
che si dispone sotto l’acqua colorata
6. Infine versiamo l’olio di semi che si
dispone sull’acqua: ora si sono creati
quattro strati
olio
acqua
detersivo
miele
A questo punto proviamo ad immergere degli oggetti di sforma sferica.
Prima di immergere ciascun oggetto viene rivolta ai ragazzi la
domanda: che cosa accadrà? In quale strato si disporrà?
I ragazzi cercano di rispondere in base alla loro esperienza, ma anche
richiamando le loro conoscenze pregresse.
Biglia di vetro
Biglia di ferro
Così non hanno difficoltà a prevedere che la biglia di ferro e quella di vetro
andranno a fondo, né ad affermare che questo accade perché sono più
dense dei liquidi in cui sono immerse.
Pallina da ping pong
pomodorino
Pallina di gomma
compatta
chicco d’uva
A sorpresa, però il pomodorino si dispone nell’acqua ed il chicco d’uva nel detersivo.
Una pallina di gomma compatta galleggia tra olio ed acqua, mentre una pallina da
ping pong galleggia sull’olio.
Questo offre l’opportunità di accennare alla spinta di Archimede secondo cui se un
corpo ha densità inferiore ad un liquido galleggerà su di esso. Se la densità del
corpo è uguale a quella del liquido, esso resterà sospeso nel liquido, infine se la
densità del corpo è maggiore di quella del liquido il corpo affonderà.
Per i ragazzi non è difficile concludere che:
- il pomodorino si dispone nell’acqua perché ha la sua stessa densità,
- il chicco d’uva si dispone nel detersivo perché evidentemente più denso
dell’acqua.
A questo punto però si chiedono:” anche il pomodorino è pieno d’acqua
come il chicco d’uva, come mai quest’ultimo è più denso dell’acqua? Che
cosa ne determina la diversa densità?”
A qualcuno è venuto in mente che nel chicco d’uva in più c’è lo
zucchero.
Poi qualcuno ha osservato che la pallina da ping pong di plastica
galleggia sull’olio perché piena d’aria.
Abbiamo svolto ulteriori indagini
Abbiamo preso una bacinella piena d’acqua e vi abbiamo immerso uno alla volta degli
ovetti di plastica con dentro diversi materiali. Poiché non era possibile riempire per intero gli
ovetti senza che restasse l’aria, abbiamo fatto in modo di riempire tutti gli ovetti
esattamente a metà, in modo che la quantità d’aria fosse la stessa in ognuno di essi e la
loro diversa densità dipendesse solo dal materiale inserito nell’ovetto.
Ecco le prove di galleggiamento
caffè
zucchero
cera
sale
farina
Abbiamo ottenuto i seguenti risultati
Ovetto con zucchero (saccarosio)
affonda in parte
Ovetto con sale da cucina (cloruro
di sodio)
affonda del tutto
Ovetto con caffè
galleggia
Ovetto con farina di frumento
galleggia
Ovetto con cera fusa solidificata
galleggia
Per saperne di più sarebbe opportuno conoscere la densità di ciascuna di queste
sostanze o materiali, ma come calcolarci la densità dei materiali in polvere come
la farina?...
Ogni problema sembra crearne degli altri come con la scatole cinesi …
Abbiamo poi voluto vedere come si comporta lo stesso corpo immerso
in liquidi differenti: per far questo abbiamo preso ispirazione da
un’esperienza trovata su internet
Una candela:
•immersa nell’acqua galleggia,
•immersa nell’olio resta sospesa nel
mezzo,
•Immersa nell’alcol affonda.
La nostra candela …
immersa nell’acqua galleggia
immersa nell’olio resta sospesa nel mezzo
immersa nell’alcol galleggia?!!!...
Ecco un altro interrogativo a cui
trovare risposta …
•che cosa non ha funzionato nella nostra
prova?
• qual è la variabile di cui non abbiamo tenuto
conto?
Abbiamo fatto delle altre prove di galleggiamento con lo
stesso materiale e lo stesso liquido, ma il materiale doveva
assumere forme differenti
Risultati ottenuti:
materiale: plastilina
liquido: acqua
1.
la plastilina sotto forma di pallina affonda immersa nell’acqua
2.
la plastilina appiattita affonda immersa nell’acqua
3.
la plastilina disposta a forma di barchetta galleggia
Conclusioni:
•
nel primo caso la plastilina affonda perché ha forma sferica e
compatta, evidentemente è più densa dell’acqua.
•
nel secondo caso anche se la plastilina ha forma appiattita
affonda ugualmente
•
nel terzo caso la plastilina a forma di barchetta galleggia, perché
pur essendo più densa dell’acqua ha incamerato aria.
Quindi non sono solo la densità del corpo e del liquido a determinare il
galleggiamento: se il corpo incamera aria diventa meno denso e
può galleggiare.
Osservazioni:
la terza prova non è riuscita subito, perché le
barchette si bagnavano con l’acqua e affondavano, ma i ragazzi si
sono ostinati a riprovare finché l’esperimento non è riuscito, hanno
utilizzato delle conoscenze pregresse, infatti sapevano, per aver
svolto l’esperimento nella scuola secondaria di primo grado, che
cambiando forma alla plastilina, in modo che incamerasse aria, essa
avrebbe dovuto galleggiare.
Densità e temperatura
Abbiamo provato ad immergere un cubetto
di ghiaccio, colorato con estratto di
cavolo rosso, in un sistema di acqua e
olio.
Il cubetto meno denso dell’acqua, ma più
denso dell’olio, si è disposto sul fondo
dell’olio ma sull’acqua.
All’inizio l’acqua del ghiaccio fonde, ma è
ostacolata: intorno al cubetto si
formano delle goccioline bloccate
dall’olio.
Poi si creano dei moti convettivi in quanto
l’acqua proveniente dal ghiaccio è più
densa dell’altra e tende ad andare
verso il basso.
• Man mano che il ghiaccio
fonde si diffonde con il
colorante nell’acqua attraverso
moti convettivi.
• Alla fine il cubetto sarà
completamente fuso e l’acqua
si sarà colorata del tutto.
• Al termine delle prove i ragazzi hanno elaborato una
relazione tecnica, che è stata valutata. L’esito è
stato nella maggioranza dei casi positivo.
• Infine è stato somministrato loro il test prodotto dai
docenti del gruppo di ricerca secondo i criteri seguiti
per i test OCSE PISA, per valutare il livello di
competenza raggiunto.
alunno……………..
classe………
Ci troviamo in mare aperto, una nave ed un iceberg sono in rotta di
collisione.
1. Dopo l’impatto che succederà ?
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………….
2. L’iceberg dopo l’impatto si divide in più parti
a . i diversi pezzi galleggiano
b . tutti i pezzi affondano
c. affonda solo il pezzo più grande
d. affonda solo il pezzo più piccolo
V
V
V
V
F
F
F
F
3. Sia la nave che l’iceberg galleggiano perché contengono vuoti
d’aria.
Se tutti i vuoti della nave fossero riempiti di polistirolo, cosa accadrebbe
alla nave e perché?
…...……………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
Risultati test tipo OCSE PISA
Su un campione di 15 alunni
DOMANDA N°1
Ci troviamo in mare aperto, una nave ed un
iceberg sono in rotta di collisione.
1. Dopo l’impatto che succederà ?
RISPOSTA: la nave si spezza e
affonda
N° alunni: 3
RISPOSTA: La nave si romperà e
affonderà, l’iceberg si dividerà in
pezzi
N° alunni: 3
RISPOSTA:La nave affonda l’iceberg
si rompe in tanti pezzi che
galleggiano
N° alunni: 2
RISPOSTA: la nave si spezza ma
affonderanno solo le parti pesanti
N° alunni: 2
RISPOSTA: dopo l’impatto l’iceberg
si frammenterà in mille pezzi
N° alunni: 2
RISPOSTA: dopo l’impatto l’iceberg
e la nave si frammenteranno ma
entrambi galleggeranno
N° alunni: 1
DOMANDA N°1
Ci troviamo in mare aperto, una nave ed un
iceberg sono in rotta di collisione.
1. Dopo l’impatto che succederà ?
RISPOSTA: dopo l’impatto l’iceberg
e la nave si deformano poi si
rompono
N° alunni: 1
RISPOSTA: l’iceberg si dividerà in più
pezzi, la nave subirà un danno
N° alunni: 1
DOMANDA N°2
L’iceberg dopo l’impatto si divide in più
parti
a . i diversi pezzi galleggiano
V F
b . tutti i pezzi affondano
V F
c. affonda solo il pezzo più grande V F
d. affonda solo il pezzo più piccolo
V F
RISPOSTA: tutte corrette
N° alunni: 11
RISPOSTA: hanno sbagliato la a e la b
N° alunni: 2
RISPOSTA: hanno sbagliato la d
N° alunni: 2
DOMANDA N°3
Sia la nave che l’iceberg
galleggiano perché
contengono vuoti d’aria.
Se tutti i vuoti della nave fossero
riempiti di polistirolo, cosa
accadrebbe alla nave e
perché?
RISPOSTA: galleggerebbero perché il polistirolo è un
materiale pieno di bolle d’aria
N° alunni: 4
RISPOSTA: galleggerebbe perché il polistirolo ha una
densità minore dell’acqua
N° alunni: 6
RISPOSTA: il polistirolo è più leggero quindi galleggia
N° alunni: 2
RISPOSTA: la nave ma affonderebbe perché il polistirolo
assorbirebbe l’acqua
N° alunni: 1
RISPOSTA: la nave galleggerebbe perché il polistirolo
non assorbe l’acqua
N° alunni: 1
RISPOSTA: la nave affonderebbe perché per il principio
di Archimede la nave tende a rimanere a galla perché
contiene spazi pieni d’aria, se questi vengono riempiti di
qualunque materiale la nave tenderà a cadere perché
non avendo più aria non rimarrà a galla
N° alunni: 1