Istituto Comprensivo «Don Lorenzo Milani» AQUILEIA

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1 Convegno per l educazione scientifica nella scuola primaria Udine, marzo 2014 Istituto Comprensivo «Don Lorenzo Milani» AQUILEIA Il tema dei fenomeni ottici in prospettiva verticale Scuola Secondaria di I grado Flavio Roppa, Anna Battigelli, Lucia Battiston

2 CORSO DI FORMAZIONE SULLA DIDATTICA DELLA FISICA (CIRD / Centro Interdipartimentale per la Ricerca Didattica, Università degli Studi di Udine) Rivolto agli insegnanti Periodo novembre 2013 gennaio 2014

3 CORSO DI FORMAZIONE SULLA DIDATTICA DELLA FISICA (CIRD / Centro Interdipartimentale per la Ricerca Didattica, Università degli Studi di Udine) Rivolto agli insegnanti Periodo novembre 2013 gennaio 2014 PERCORSO DIDATTICO SULLA LUCE 3 classi terze (mattino) 2 Laboratori di scienze pomeridiani (2 ore/settimana, dicembre 2013 marzo 2014), gruppi misti di studenti delle classi prime e seconde EUREKA (14 studenti) CLIL (11 studenti)

4 in prospettiva verticale Alcuni concetti già noti, ma in maniera superficiale e/o approssimativa. Necessità di fornire informazioni più strutturate Contenuti più dettagliati (formule, trasversalità con altre discipline ) Laboratori scientifici pomeridiani di carattere «pratico»; è stato dato ampio spazio alla costruzione degli strumenti CLIL: descrizione delle procedure in inglese; spiegazione dei concetti in italiano.

5 PERCORSO DIDATTICO 1. Raccolta di immagini relative alla luce e ai fenomeni luminosi e composizione di 3 frasi per ogni studente contenenti al loro interno la parola luce. (1 ora) 2. Classificazione personale delle immagini e discussione collettiva. (1 ora) 3. Prendendo spunto dalle immagini raccolte dagli alunni, gli insegnanti affrontano diversi temi, ponendo domande agli studenti e conducendo la verifica sperimentale delle risposte. I temi oggetto di trattazione sono i seguenti: 3.1. Caratteristiche della luce: possibilità di vedere un oggetto; natura della luce (2 ore) 3.2. Propagazione rettilinea della luce: divergenza dei raggi al variare della distanza della sorgente; meccanismo di visione dell occhio umano (3 ore) 3.3. La diffusione, la riflessione e la sua misura (2 ore) 3.4. l passaggio della luce da un mezzo ad un altro: la rifrazione (1 ora) 4. Esercizi di comprensione su quanto svolto (1 ora) fino ad oggi 5. I colori degli oggetti (2 ore) 6. Riclassificazione delle immagini inizialmente raccolte, sulla base dei fenomeni osservati e dei risultati ottenuti (1 ora)

6 1. RACCOLTA IMMAGINI SULLA LUCE E Le immagini raccolte sono state numerose (84, incollate su un cartellone) Sono state identificate da una lettera e un numero (E = laboratorio Eureka, per distinguerle da quelle C = laboratorio CLIL). COMPOSIZIONE DI FRASI CONTENENTI LA PAROLA luce 3 frasi contenenti al loro interno la parola luce.

7 1. RACCOLTA IMMAGINI SULLA LUCE E Le immagini raccolte sono state numerose (84, incollate su un cartellone) Sono state identificate da una lettera e un numero (E = laboratorio Eureka, per distinguerle da quelle C = laboratorio CLIL). COMPOSIZIONE DI FRASI CONTENENTI LA PAROLA luce 3 frasi contenenti al loro interno la parola luce. FINALITÀ: stimolare gli studenti a riflettere e sviluppare curiosità sull argomento luce. OSSERVAZIONI: Seppure semplice come compito, alcuni studenti hanno impiegato parecchi minuti per scrivere le frasi, probabilmente per la volontà di scrivere qualcosa di originale e perché non abituati a contestualizzare il concetto di luce.

8 2. CLASSIFICAZIONE DELLE IMMAGINI e discussione collettiva. Tutte le immagini sono state incollate su un cartellone e sono state oggetto di classificazione da parte di tutti gli studenti (scambio di aule) I due gruppi hanno, condiviso le immagini raccolte OSSERVAZIONI Stimolare gli studenti a porsi degli interrogativi sulle immagini raccolte. Maggiore interazione tra gli studenti e sviluppo di competenze comportamentali/affettive

9 RISULTATI DELLA CLASSIFICAZIONE Nome categoria Definizione dello studente N. studenti che hanno utilizzato la categoria SOLE Immagini che comprendevano il sole o la luce proveniente dal sole 8 LAMPADINA Immagini che rappresentavano lampadine, lampade o lampadari 3 LUCE ARTIFICIALE Luce prodotta da dispositivi elettronici; luce non prodotta dal sole 11 LUCE PRODOTTA DALL UOMO Stesse caratteristiche della categoria precedente, ma nominata in modo diverso 1 ELETTRICITA Luce proveniente dalla corrente elettrica generata dall uomo artificialmente. Non sono, quindi, compresi i fulmini 1 UNIVERSO Luce non riferita al pianeta Terra, cioè riguardante la galassia o altri pianeti 8 FULMINE Immagini in cui era visibile la scarica di elettricità dei fulmini 7 ARCOBALENO Immagini in cui erano presenti i colori dell arcobaleno 6 FENOMENI NATURALI Luci naturali che non provengono direttamente dal sole 6 ANIMALE Immagini che rappresentavano una lucciola 1 NATURA Immagini con boschi/foreste illuminate, oppure con una lucciola 1 FUOCO Immagini in cui era presente una fiamma 6 UOMO Immagini relative all attività dell uomo: movimento di automobili, luci della città, 1 FENOMENI ATMOSFERICI Comprendono aurore, fulmini, il sole, 1 Ogni studente ha creato un numero di categorie pari a 3, 4 o 6, indicate in tabella. L'insegnante guida una discussione per identificare i criteri di classificazione più utilizzati e il perché della loro scelta (in alcuni casi sono stati effettuati dei raggruppamenti). FINALITÀ : Per gli studenti individuare dei criteri di classificazione e confrontarsi con i compagni; Per gli insegnanti La classificazione rivela quella che è la percezione maturata dalla persona sul tema luce, quindi le conoscenze di partenza degli studenti.

10 RISULTATI DELLA CLASSIFICAZIONE Nome categoria Definizione dello studente N. studenti che hanno utilizzato la categoria SOLE Immagini che comprendevano il sole o la luce proveniente dal sole 8 LAMPADINA Immagini che rappresentavano lampadine, lampade o lampadari 3 LUCE ARTIFICIALE Luce prodotta da dispositivi elettronici; luce non prodotta dal sole 11 LUCE PRODOTTA DALL UOMO Stesse caratteristiche della categoria precedente, ma nominata in modo diverso 1 ELETTRICITA Luce proveniente dalla corrente elettrica generata dall uomo artificialmente. Non sono, quindi, compresi i fulmini 1 UNIVERSO Luce non riferita al pianeta Terra, cioè riguardante la galassia o altri pianeti 8 FULMINE Immagini in cui era visibile la scarica di elettricità dei fulmini 7 ARCOBALENO Immagini in cui erano presenti i colori dell arcobaleno 6 FENOMENI NATURALI Luci naturali che non provengono direttamente dal sole 6 ANIMALE Immagini che rappresentavano una lucciola 1 NATURA Immagini con boschi/foreste illuminate, oppure con una lucciola 1 FUOCO Immagini in cui era presente una fiamma 6 UOMO Immagini relative all attività dell uomo: movimento di automobili, luci della città, 1 FENOMENI ATMOSFERICI Comprendono aurore, fulmini, il sole, 1 OSSERVAZIONI: la categoria più diffusa è LUCE ARTIFICIALE, soprattutto negli studenti che hanno creato poche categorie per classificare le immagini; tra le categorie di luce naturale, le più diffuse sono SOLE, UNIVERSO, FUOCO la categoria ARCOBALENO è stata creata sulla base dei colori presenti; In generale, prevale un riferimento alla fonte che genera la luce e all ambiente che la ritrae, piuttosto che agli effetti determinati da essa.

11 3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI 3.1. Caratteristiche della luce: possibilità di vedere un oggetto; natura della luce. INSEGNANTE: perché riusciamo a vedere gli oggetti intorno a noi? STUDENTI Perché sono illuminati dalla luce Dimostrazione attraverso l utilizzo della scatola a fumo e del puntatore laser. FINALITÀ comprendere la natura corpuscolare e ondulatoria della luce

12 3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI 3.1. Caratteristiche della luce: possibilità di vedere un oggetto; natura della luce. INSEGNANTE: perché riusciamo a vedere gli oggetti intorno a noi? STUDENTI Perché sono illuminati dalla luce Dimostrazione attraverso l utilizzo della scatola a fumo e del puntatore laser. FINALITÀ comprendere la natura corpuscolare e ondulatoria della luce

13 3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI 3.1. Caratteristiche della luce: possibilità di vedere un oggetto; natura della luce. INSEGNANTE: perché riusciamo a vedere gli oggetti intorno a noi? STUDENTI Perché sono illuminati dalla luce Dimostrazione attraverso l utilizzo della scatola a fumo e del puntatore laser. FINALITÀ comprendere la natura corpuscolare e ondulatoria della luce OSSERVAZIONE gli studenti propongono nuovi modelli per realizzare gli esperimenti

14 3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI 3.2. Propagazione rettilinea della luce, divergenza dei raggi al variare della distanza della sorgente; meccanismo di visione dell occhio umano INSEGNANTE: come si propaga un raggio di luce? Dimostrazione attraverso la creazione di una sorgente luminosa puntiforme e di due dischi di carta colorati di nero e forati FINALITÀ gli studenti costruiscono i dischi forati e la sorgente luminosa puntiforme; comprendono la propagazione rettilinea;

15 3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI 3.2. Propagazione rettilinea della luce, divergenza dei raggi al variare della distanza della sorgente; meccanismo di visione dell occhio umano INSEGNANTE: come si propaga un raggio di luce? Dimostrazione attraverso la creazione di una sorgente luminosa puntiforme e di due dischi di carta colorati di nero e forati FINALITÀ gli studenti costruiscono i dischi forati e la sorgente luminosa puntiforme; comprendono la propagazione rettilinea; OSSERVAZIONI sviluppo di competenze cognitive e praticooperative; trasversalità con la geometria (per 2 punti passa una e una sola retta )

16 3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI 3.2. Propagazione rettilinea della luce, divergenza dei raggi al variare della distanza della sorgente; meccanismo di visione dell occhio umano INSEGNANTE: come disegno i raggi del sole? Come sono disposti quando giungono a terra? Dimostrazione attraverso un cartoncino con 3 fessure verticali e una sorgente luminosa FINALITÀ comprendere come giungono i raggi del sole sulla terra; consolidamento del concetto di propagazione rettilinea

17 3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI 3.2. Propagazione rettilinea della luce, divergenza dei raggi al variare della distanza della sorgente; meccanismo di visione dell occhio umano INSEGNANTE: come disegno i raggi del sole? Come sono disposti quando giungono a terra? Dimostrazione attraverso un cartoncino con 3 fessure verticali e una sorgente luminosa FINALITÀ comprendere come giungono i raggi del sole sulla terra; consolidamento del concetto di propagazione rettilinea

18 3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI 3.2. Propagazione rettilinea della luce, divergenza dei raggi al variare della distanza della sorgente; meccanismo di visione dell occhio umano Creazione di una camera oscura ( ) Foro Carta da forno

19 3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI 3.2. Propagazione rettilinea della luce, divergenza dei raggi al variare della distanza della sorgente; meccanismo di visione dell occhio umano Creazione di una camera oscura FINALITÀ applicare il concetto di propagazione rettilinea per comprendere l analogia col meccanismo di visione dei nostri occhi (trasversalità con altre Scienze)

20 3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI 3.3. Diffusione, riflessione e sua misura FINALITÀ li studenti comprendono perché riusciamo a vedere gli oggetti, il concetto di diffusione e di rifrazione; misurano e confrontano l angolo di incidenza e quello di rifrazione su uno specchio (presenza di simmetria, trasversalità con la geometria) specchio laser

21 3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI 3.3. Diffusione, riflessione e sua misura FINALITÀ li studenti comprendono perché riusciamo a vedere gli oggetti, il concetto di diffusione e di rifrazione; misurano e confrontano l angolo di incidenza e quello di rifrazione su uno specchio (presenza di simmetria, trasversalità con la geometria) OSSERVAZIONE Nel terzo caso, il corpo situato tra la sorgente e l occhio appare scuro (significato del colore e dell ombra) specchio laser

22 3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI 3.4. l passaggio della luce da un mezzo ad un altro: la rifrazione. INSEGNANTE: Perché riesco a vedere la moneta sul fondo solo se verso l acqua? FINALITÀ comprendere che il percorso della luce dipende dai mezzi che incontra e dalla loro densità/indice di rifrazione OSSERVAZIONI La rifrazione è risultato il concetto più difficile da applicare per gli studenti.

23 4. ESERCIZI DI COMPRENSIONE SU QUANTO SVOLTO Risoluzione da parte degli studenti. FINALITÀ verificare l apprendimento e l applicazione dei concetti trattati Propagazione rettilinea Riflessione Rifrazione Il maggior numero di risposte corrette degli studenti riguardava gli esercizi sulla propagazione rettilinea, secondariamente sulla riflessione, mentre più difficile è risultata la comprensione della rifrazione

24 IN CONCLUSIONE: A seguito di una formazione recente, sia su contenuti che su metodi, la didattica è più efficace. Circa 11 ore complessive di laboratorio Partecipazione al progetto ADOTTA Scienza e Arte nella tua classe grazie per l attenzione!