Prodotto realizzato con il contributo della Regione Toscana nell'ambito dell'azione regionale di sistema. Laboratori del Sapere Scientifico

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1 Prodotto realizzato con il contributo della Regione Toscana nell'ambito dell'azione regionale di sistema Laboratori del Sapere Scientifico

2 La Testa fra le Nuvole Percorso sull Evaporazione Istituto Comprensivo Civitella in Val di Chiana - Arezzo Classi quarte Scuola primaria

3 Collocazione del percorso effettuato nel curricolo verticale Elaborazione logica E in grado di dare risposte diverse a situazioni problematiche. E in grado di analizzare e confrontare elementi e/o situazioni cogliendo somiglianze e differenze. E in grado di formulare ipotesi verificandole in situazioni semplici proposte dall insegnante. Elaborazione operativa E in grado di raccogliere confrontare e rappresentare i dati di semplici situazioni. E in grado di svolgere autonomamente un attività seguendo una sequenza di indicazioni orali e/o scritte. Conoscenza di sé. Autostima. E in grado riflettere sui propri principali punti di forza e di debolezza. E in grado di riconoscere il ruolo degli altri nelle regole dell attività comune. Comunicazione/Comprensione E in grado di comprendere una situazione comunicativa legata al contesto. E in grado di intervenire in una conversazione ponendo domande adeguate al contesto. E in grado di descrivere oralmente fatti. E in grado di esprimersi in modo più ricco utilizzando i linguaggi non verbali. E in grado di interagire in modo pertinente in una conversazione. E in grado di produrre testi scritti di vario tipo legati a scopi diversi.

4 Obiettivi di apprendimento Osservare un fenomeno, individuando differenze e uguaglianze attraverso il confronto Porsi domande esplicite e individuare problemi significativi da indagare a partire dalla propria esperienza, dai discorsi degli altri, dai testi letti Saper descrivere oggetti utilizzando un linguaggio specifico Saper descrivere un fenomeno in sequenza ordinata utilizzando un linguaggio specifico Saper formulare ipotesi utilizzando un linguaggio specifico Saper identificare possibili criteri per effettuare una classificazione Saper classificare su criteri proposti dall insegnante o dai compagni Analizzare e verbalizzare ciò che ha osservato o sperimentato, sostenendo le proprie scelte o quelle del gruppo con argomenti coerenti Saper giustificare le proprie affermazioni e scelte Saper assumere ruoli e responsabilità in contesti diversi (lavoro individuale, di gruppo, discussione collettiva) Saper valutare e accettare opinioni divergenti Sviluppare un autonomia intesa come capacità di riutilizzare le conoscenze metodologiche delle fasi di una procedura sperimentale Contribuire alla costruzione di una conoscenza condivisa con il gruppo classe attuando un opera di contrattazione rispetto a ciò che è fondamentale e ciò a cui si può rinunciare nella stesura di documenti conclusivi Riconoscere cosa del proprio contributo è già ricompreso in una categoria più ampia

5 Il percorso ha seguito le seguenti fasi: Dall inventario delle conoscenze degli alunni ( conversazione collettiva), parte un percorso di approfondimento e concettualizzazione del ciclo dell acqua. Osservazione e sperimentazione Riflessione sull esperienza attraverso rappresentazione grafica e verbalizzazione scritta individuale Discussione collettiva e confronto Affinamento della concettualizzazione Produzione condivisa e conclusioni Verifica orale o scritta

6 Per lo svolgimento del nostro percorso sono stati utilizzati gli ambienti scolastici (aule e laboratori ). Le attività hanno richiesto i seguenti materiali: Fornello elettrico, becker di varie dimensioni e forme Acqua distillata e naturale, Distillatore Termometro, Macchina del caffè Sale da cucina Per la documentazione dell esperienza sono stati utilizzati : materiale cartaceo, macchina fotografica LIM

7 Tempo impiegato: Messa a punto preliminare nel Gruppo LSS: 8 ore Progettazione specifica e dettagliata nelle classi: 12 ore Tempo - scuola di sviluppo del percorso: Il percorso è iniziato nel mese di ottobre e si è concluso a marzo. La frequenza è stata, in media, di due ore la settimana. Documentazione: 10 ore

8 IL NOSTRO PERCORSO A. Inventario delle conoscenze B. Esperimento: riscaldamento dell acqua C. Esperimento: ebollizione dell acqua D. Esperimento con il distillatore E. Acqua distillata e naturale a confronto F. Le bolle G. Temperatura dell ebollizione H. Calore come forma di energia I. Osservazione sull evaporazione dell acqua in ambiente J. Il ciclo naturale dell acqua

9 Inventario delle conoscenze L acqua: come è, dove è, a cosa serve Nelle quattro classi il percorso è iniziato con modalità diverse, ma tutte da un momento di conversazione collettiva sulle conoscenze pregresse dei ragazzi. Tra le tante conoscenze emerge che l acqua si RISCALDA.

10 Esperimento: riscaldamento dell acqua Materiale occorrente: - fornello elettrico - becker - acqua distillata L insegnante ha posizionato sul fornello elettrico acceso un becker con acqua distillata. I ragazzi hanno osservato in silenzio e con attenzione cosa accadeva all acqua. Quando l acqua si è riscaldata un po l insegnante ha spento il fornello ed ha invitato i ragazzi a descrivere individualmente e disegnare sul quaderno ciò che avevano visto e analizzato.

11 Abbiamo osservato l acqua del becker e poi lo abbiamo messo sopra il fornellino. Ho notato che dopo un po l acqua era piena di tante piccole bollicine che salivano dal fondo verso la superficie dell acqua, e si muovevano, ma quando la maestra lo ha tolto dal fornello non c era più movimento. Secondo me quel fenomeno che si è creato era colpa del calore. Daniele 4 B

12 A questo punto l insegnante ha chiesto ai ragazzi di confrontare collettivamente ciò che ognuno di loro ha scritto: leggono a turno i propri elaborati e integrano tutte quelle informazioni rilevanti mancanti (affinamento delle conoscenze) e insieme viene steso uno schema di sintesi o testo condiviso. Schema di sintesi. - Tante piccole goccioline - Man mano che l acqua si riscalda le bollicine salgono in superficie -- C è movimento - Il becker si appanna -- esce un leggero fumo 4 B 4 C La maestra ha preso l acqua demineralizzata o distillata e l ha messa nel becker fino alla tacchetta che indicava 100ml. Il becker è una specie di misurino che ti indica con delle tacchette la quantità di acqua. Ha acceso il fornellino e poco dopo si sono formate tante bollicine sul fondo del becker. Le bollicine si lasciavano andare sul punto più alto dell acqua. Infine la maestra ha spento il fornellino; il contenitore si era appannato e riscaldato. Si vedeva salire un leggero fumo. 4 Ciggiano

13 Esperimento: ebollizione dell acqua Materiale occorrente: - fornello elettrico - becker - acqua distillata E stato nuovamente posizionato il becker con acqua distillata sul fornello acceso e questa volta l insegnante ha atteso che l acqua bollisse per un po. Poi ha spento il fornello. Ogni ragazzo ha verbalizzato individualmente il fenomeno osservato sul proprio quaderno.

14 Francesco M 4 A

15 I due esperimenti a confronto Insieme abbiamo trovato differenze e/o analogie tra i due esperimenti. Abbiamo scritto alla LIM tutto quello che emergeva e ogni ragazzo lo ha poi scritto sul quaderno. 4 C 4 Ciggiano

16 Insieme viene redatto un testo condiviso, stampato, fotocopiato e incollato sul quaderno 4 C Abbiamo messo il becker sul fornello, ma questa volta l abbiamo lasciato per più tempo. All inizio abbiamo visto le bollicine sul fondo, dopo un po le bollicine salivano in superficie. l acqua ha cominciato a fumare abbondantemente, il fumo si depositava nella parte superiore del becker che si è appannato. Le bollicine si univano sempre di più, così formavano delle bolle che aumentavano la loro grandezza ed erano molto rapide ad andare in superficie. Man mano che passava il tempo il livello dell acqua diminuiva (fino a scomparire del tutto). L acqua si muoveva tantissimo fini a far schizzare fuori delle goccioline. Si sentiva un rumorino 4 B

17 4 A

18 A questo punto l insegnante ha chiesto ai ragazzi di provare a dare una definizione del fenomeno dell ebollizione e ognuno di loro ha cercato di essere il più preciso e corretto possibile. L ebollizione è un fenomeno che accade quando c è movimento dell acqua insieme al movimento delle bolle e fumo in quantità forte. Allora si sente tanto rumore e l acqua diminuisce. Leonardo

19 Francesco M 4 A

20 Tutte le definizioni sono state lette ad alta voce e insieme, confrontandole ed analizzandole, abbiamo scritto quella che più ci sembrava essere precisa e corretta. L ebollizione è un fenomeno che avviene quando l acqua si riscalda troppo. Si formano bollicine sempre più grosse che salgono in superficie provocando il movimento dell acqua. Si forma il fumo che appanna la parte superiore del becker. Diminuisce il livello dell acqua fino a scomparire. Si sente rumore. 4 B 4 Ciggiano 4 A

21 Le insegnanti a questo punto, prima di affrontare il passaggio successivo, hanno effettuato un momento di verifica orale o scritta. (anche quelli più in difficoltà, hanno appreso gli aspetti più salienti delle due esperienze )

22 .. o hanno chiesto ai ragazzi di sintetizzare insieme con uno schema ciò che il calore produceva nell acqua. Movimento dell acqua Diminuzione dell acqua Bolle Appannamento Fumo

23 E arrivato il momento di riflettere sul significato della parola FUMO Viene effettuato con una serie di domande. Che cosa è il fumo? E corretto usare la parola fumo? Che cosa era il fumo nella combustione? E lo stesso fumo? La lettura delle ipotesi risulta molto interessante anche e soprattutto perché tanti hanno richiamato il percorso fatto l anno precedente sulla combustione cercando somiglianze e differenze. Secondo me il fumo è un evento che, a volte, proviene da fenomeni. Nell ebollizione il suo fumo è naturale formato da acqua riscaldata, è anche trasparente. Il fumo della combustione, che è di colore scuro, provoca anidride carbonica Bianca 4 B Thomas 4 A

24 Esperimento con il distillatore Per trovare una risposta alle ipotesi le insegnanti presentano un nuovo strumento: un distillatore. I ragazzi sono stati invitati ad osservarlo e ad analizzarlo in tutte le sue componenti. Ne abbiamo detto insieme il loro nome ed ognuno di essi lo ha rappresentato sul proprio quaderno.

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26 Il primo passaggio che le insegnanti propongono ai ragazzi è sempre l osservazione dell ebollizione dell acqua, ma utilizzando come contenitore l ampolla o pallone del distillatore. Viene staccato dallo strumento, posto sul fornello elettrico e viene versata dentro dell acqua distillata. I ragazzi osservano nuovamente il riscaldamento, l ebollizione e lo descrivono sul quaderno. Francesca 4 A

27 Dopo la rielaborazione collettiva, viene chiesto ai ragazzi di confrontare i due processi: quello fatto con il becker e quello fatto con l ampolla.

28 E arrivato il momento di mettere in funzione il nostro distillatore e vedere cosa accade.

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31 A questo punto del percorso ai ragazzi viene posta la domanda: CHE FINE HA FATTO IL FUMO?? (viene utilizzato ancora questo termine, nonostante i ragazzi sappiano che non sia quello corretto, fino a quando non si sia stata data la giusta definizione) Ognuno di loro mette per iscritto la propria ipotesi Il fumo non si vede più perché non c è, o c è ma non si vede? -C è ma non si vede! Che fine ha fatto? -Il fumo si è trasformato in acqua! Quale acqua? -Quella dell ampolla! Era acqua (nell ampolla) ed è ancora acqua(nel becker) per il calore (fornello)prima, e poi il raffreddamento (refrigeratore)dopo.

32 Le insegnanti delle quattro classi ritengono che a questo punto del percorso sia opportuno effettuare un momento di verifica individuale scritta e programmano un questionario da sottoporre ai ragazzi. Definiscono sei domande di riepilogo più tre in cui si chiede ai ragazzi di formulare delle ipotesi a seguito dell esperimento con il distillatore. 1. E possibile che, in un Becker con acqua distillata, il fenomeno dell ebollizione si verifichi prima di quello di riscaldamento? Perché? 2. Come sono le bollicine che si formano durante il riscaldamento dell acqua? 3. Come sono le bollicine che si formano durante l ebollizione dell acqua? 4. Descrivi il fumo durante i due fenomeni. 5. In quale dei due esperimenti il Becker si appanna di più? 6. In quale dei due esperimenti effettuati si nota maggior diminuzione del livello dell acqua? 7. Nell esperimento con il distillatore tappato, cosa è accaduto all acqua? 8. Cosa è il fumo che esce dai contenitori? 9. Perché si forma?

33 Dopo la verifica individuale il gruppo classe condivide con i compagni le personali risposte/ipotesi relative alle domande numero sette, otto e nove. Insieme vengono appuntate alcune delle ipotesi: L acqua diventa vapore acqueo e visto che il fumo non trova via di uscita è entrato nella serpentina L acqua evapora e ridiventa acqua grazie al refrigerante L acqua cambia stato di aggregazione: prima era acqua, poi fumo e infine acqua. diventa fumo nella serpentina e lì si trasforma in acqua. si trasforma in fumo cioè vapore acqueo che entra nella serpentina e grazie all acqua fredda del refrigerante ridiventa acqua.

34 Mirco risponde così: Secondo me si forma il fumo perché delle piccolissime goccioline d acqua si riscaldano tantissimo fino ad evaporare e posso vederle solo se tolgo il tappo perché con il tappo andrebbero nella serpentina e il fumo non si vedrebbe Julia risponde così: Secondo me si forma il fumo togliendo il tappo perché esce una nebbiolina che si chiama vapore acqueo

35 Dalle verifiche emerge che i ragazzi hanno perfettamente capito i vari passaggi dell acqua. Si prosegue puntualizzando maggiormente. E corretto secondo voi, allora, usare la parola fumo? Cosa è? NO!!! -VAPORE ACQUEO causato dal calore - ACQUA allo stato gassoso - E formato da tante piccole goccioline d acqua - Piccolissime goccioline In natura, dove posso ritrovare queste goccioline??? - Nelle piante - Nel cielo - Nelle nuvole

36 Chiudete gli occhi e immaginatevi dentro un mondo di piccolissime goccioline d acqua dove siete? - Nell umidità - Nella nebbia - Nelle nuvole Come si forma il VAPORE ACQUEO?

37 EVAPORAZIONE: passaggio di una sostanza da uno stato liquido allo stato gassoso per mezzo del riscaldamento CONDENSAZIONE: passaggio di una sostanza dallo stato gassoso a quello liquido per mezzo del raffreddamento

38 In classe quarta A, nel questionario proposto, alla domanda numero sette, Caterina, aveva risposto: Nell esperimento con il distillatore tappato l acqua è rimasta sempre la stessa. Non ha eseguito nessuna trasformazione Questa risposta aveva suscitato perplessità all insegnante e le chiede di spiegarsi meglio. Questa è stata la sua risposta:

39 L insegnante ha ritenuto opportuno che i ragazzi si confrontassero sulla differenza di queste due trasformazioni. Ed è emerso che: Le trasformazioni dell acqua sono CICLICHE e quindi REVERSIBILI Altri processi come la combustione sono trasformazioni IRREVERSIBILI (dalla cenere non posso tornare alla carta)

40 I ragazzi hanno poi avuto un testo riscritto dalle insegnanti.

41 Acqua distillata e acqua naturale a confronto

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43 Affinamento delle conoscenze e testo condiviso

44 Poiché l acqua del rubinetto, dopo l ebollizione, lascia un residuo tipo patina bianca, deduciamo che quest acqua ha all interno delle sostanze, cioè è una SOLUZIONE, (significa che contiene sostanze solubili che in acqua si sciolgono, lasciando la stessa limpida e trasparente), infatti contiene Sali minerali.

45 Nella classe quarta B, durante la stesura del testo condiviso un alunno fa un obbiezione: la polverina non è un residuo perché fa parte dell acqua. Si apre un interessante discussione che porta la classe ad analizzare le etichette delle bottigliette d acqua dei ragazzi: Ogni alunno prende la propria etichetta, la attacca sul proprio quaderno per analizzarla

46 Conosciamo l acqua nei minimi particolari, ma le bolle.cosa sono??? Ogni ragazzo si esprime liberamente per scritto. Quarta C La maggior parte dei ragazzi ha risposto come Mirco e cioè così: Le bolle sono formate da acqua e aria in ebollizione. Karim ha precisato: Secondo me le bolle sono formate da vapore e piccole goccioline microscopiche Marta ha risposto: Sono formate da vapore caldo. Gabriele D. è stato il più preciso e cioè ha detto: Le bolle sono formate da vapore acqueo, che esce dall acqua quando ha raggiunto una certa temperatura Quarta Ciggiano

47 Le bolle che si formano sono vapore acqueo che sta uscendo dall acqua allo stato liquido! Quarta A

48 Quarta B

49 Temperatura dell ebollizione Intenzionati a scoprire tutto, ma proprio tutto dell acqua e visto che più volte le insegnanti hanno sentito parlare glia alunni di temperatura durante gli esperimenti fatti in classe viene fatta la seguente domanda: A CHE TEMPERATURA L ACQUA BOLLE?? Viene presentato lo strumento ai ragazzi e gli viene chiesto di osservarlo, descriverlo e disegnarlo

50 Occorre fare un nuovo esperimento che i ragazzi non dovranno descrivere. Si richiede loro di appuntare o registrare in tabella la tempera dell acqua nelle varie fasi di riscaldamento ed ebollizione.

51 Lo stupore della classe di fronte al termometro che continua, durante la fase dell ebollizione, a segnare i 100 gradi, è diffuso.

52 Calore come forma di energia Una mattina ai ragazzi è stata presentata la macchina per fare il caffé. E stato chiesto loro di osservarla e descriverla nelle sue parti Poi l insegnante ha riempito di acqua il contenitore in basso svasato e ha posto la macchina sul fornello acceso Cosa è accaduto???

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54 La classe quarta A, all interno di un progetto Orto in condotta a cui la scuola aderisce, ha poi avuto l occasione di visitare una centrale geotermica e alcune aziende che ne utilizzano l energia.

55 Osservazione sull evaporazione dell acqua in ambiente

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57 La classe quarta B ha confrontato il comportamento dell acqua distillata con sale e acqua di rubinetto. Al ventiduesimo giorno dall inizio dell esperimento è evaporato anche l acqua distillata + sale lontano dal calore. Si osserva un abbondante ed interessante residuo di sale cristallizzato ben diversa dal becker vicino alla fonte di calore.

58 Le nostre conclusioni: Perché l acqua non è più nei contenitori? L acqua dei contenitori è SPARITA, perché si è TRASFORMATA in VAPORE ACQUEO grazie al CALORE PRESENTE NELL AMBIENTE. Questo passaggio è stato più veloce nei contenitori vicini ai termosifoni perché la quantità di calore era maggiore. Sul fondo del contenitore con acqua di rubinetto sono rimaste le sostanze solubili. Come mai non c è stata formazione di nebbia? L acqua dei contenitori ha ricevuto poco calore e si è trasformata in vapore con molta lentezza, quindi il vapore che usciva era così poco che non era visibile L acqua dei contenitori è evaporata grazie al calore presente nell ambiente, che non poteva riuscire contemporaneamente a far condensare il vapore che usciva. Durante il nostro percorso abbiamo infatti compreso che il fenomeno della condensazione si verifica solo quando il vapore incontra qualcosa di più freddo (in genere l aria e nel caso del distillatore era l acqua fredda che raffreddava la serpentina).

59 Il ciclo naturale dell acqua A conclusione del percorso le insegnanti predispongono un testo di studio sul ciclo naturale dell acqua per i ragazzi. Cos è il ciclo dell acqua? Il ciclo dell acqua, anche come ciclo idrologico, descrive l esistenza ed il movimento dell acqua sulla, nella e al di sopra della Terra. L acqua della Terra è sempre in movimento e cambia stato continuamente, da liquido a vapore a ghiaccio, in tutti i modi possibili. Il ciclo dell acqua lavora da miliardi anni e tutta la vita sulla Terra dipende da esso; senza di esso la Terra sarebbe un bel posto piatto e noioso dove vivere. Da dove viene tutta l acqua della Terra? La Terra primordiale era un globo di magma, ma i magmi contengono una notevole quantità di acqua. L acqua liberata dei magmi come vapore cominciò a raffreddare l atmosfera e la superficie terrestre fino al punto di poter restare in superficie in forma liquida. L attività vulcanica continuò e continua a liberare acqua nell atmosfera, incrementando le masse d acqua superficiali e profonde. Inoltre, ogni reazione chimica produce acqua.

60 Come avviene? Il ciclo idrologico non ha un punto di partenza, ma un buon posto da dove cominciare è il mare. Il sole, che attiva il ciclo dell acqua, riscalda l acqua del mare. Parte di essa evapora nell aria. L evaporazione avviene anche dalle acque dolci dei laghi e dei fiumi. Sul continente, l evapotraspirazione, che è l acqua traspirata dagli esseri viventi ed evaporata dal sole, apporta vapore all aria. Una piccola quantità d acqua nell atmosfera proviene dalla sublimazione, che è il passaggio allo stato di vapore direttamente dallo stato solido (ghiaccio, neve, brina) saltando completamente la fase di fusione. Le correnti d aria ascensionali sollevano il vapore in alto nell atmosfera dove la temperatura più bassa ne provoca la condensazione in goccioline microscopiche che formano le nuvole. I venti trasportano le nubi per il mondo, e le particelle delle nubi collidono, si accrescono, e cadono dal cielo come precipitazione. Qualche precipitazione cade come neve e può accumularsi come calotte glaciali o ghiacciai. La neve, nei climi più caldi, si scioglie con l arrivo della primavera, e l acqua di fusione fluisce come ruscellamento da fusione delle nevi. Mentre una gran parte delle precipitazioni cade nei mari, una parte cade sulle terre emerse dove, a causa della gravità, fluisce come ruscellamento superficiale. Parte del ruscellamento superficiale raggiunge i fiumi e si muove come flusso incanalato verso il mare, mentre parte di esso si accumula come acqua dolce nei laghi e nei fiumi.

61 Non tutto il ruscellamento scorre in corpi idrici superficiali. Molto se ne infiltra nel terreno (infiltrazione). Parte dell acqua si infiltra in profondità nel terreno ed alimenta gli acquiferi (rocce saturate con acqua mobile che affiora in sorgenti o estraibile con pozzi o gallerie) che immagazzinano enormi quantità di acqua dolce sotterranea per lunghi periodi di tempo. Parte dell acqua sotterranea sta vicino alla superficie terrestre e può filtrare di nuovo entro corpi idrici superficiali (e nel mare), mentre parte trova vie d uscita nella superficie della terra ed emerge come sorgenti d acqua dolce. Nel tempo, tuttavia, quest acqua continua a muoversi, e parte rientra nel mare dove il ciclo termina e ricomincia.

62 Risultati ottenuti e valutazione del percorso: Il percorso didattico ci ha dato l opportunità di sperimentare e consolidare un metodo d indagine basato sull osservazione dei fatti e sulla loro interpretazione con un coinvolgimento diretto e attivo dei ragazzi. Essi hanno partecipato in modo consapevole e non superficiale. Ognuno di loro ha preso parte con i propri mezzi e i propri livelli ma sempre in un clima di pari diritti e doveri: le opinioni dei ragazzi hanno tutte la stessa valenza, sono tutte da verificare, senza nessuna valutazione in merito. Il percorso laboratoriale ha permesso loro di avere consapevolezza nelle loro capacità, aumentando la fiducia in se stessi: i ragazzi hanno, spesso, imparato dai loro stessi errori.

63 Sono state sviluppate in loro la capacità di collaborare, la capacità di ascoltare, la capacità di confrontarsi con opinioni diverse dalle proprie, rispettandole. L aspetto linguistico ha una valenza trasversale: l alunno impara a descrivere e ad esporre con un linguaggio appropriato e proprio della disciplina. Sono stati utilizzati schemi, diagrammi, tabelle in cui i ragazzi hanno imparato a rappresentare e sintetizzare gli aspetti quantitativi e qualitativi dei fenomeni osservati. Hanno imparato a fare confronti, cercare somiglianze e differenze tra i risultati ottenuti e verificati.

64 Ognuno ha la propria opinione Non mi piace dover descrivere sempre l esperimento Ognuno può contribuire E stato emozionante Non mi piace leggere ciò che ho scritto Mi è piaciuto perché non era noioso la maestra non spiegava E stato divertente studiare così