SPERIMENTAZIONE DEL MODULO Galleggia o affonda. Docente sperimentatore Silvana Perrotta

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1 Associazione Nazionale Insegnanti di Scienze Naturali SPERIMENTAZIONE DEL MODULO Galleggia o affonda Docente sperimentatore Silvana Perrotta Classe coinvolta: IIA I.C. O. Albanese plesso di San Chirico Nuovo a.s. 2016/2017

2 I LINCEI PER UNA NUOVA DIDATTICA NELLA SCUOLA: UNA RETE NAZIONALE ATTIVITA DEL POLO DELLA BASILICATA D intesa con il Ministero dell Istruzione, dell Università e della Ricerca, l Accademia Nazionale dei Lincei promuove da alcuni anni il Progetto I LINCEI PER UNA NUOVA DIDATTICA NELLA SCUOLA: UNA RETE NAZIONALE che si propone di sostenere e favorire il miglioramento dei sistemi d'istruzione e di formazione nazionali, dando vita a una rete nazionale di Accademie che imposti una rinnovata metodologia di insegnamento delle materie scientifiche, capace di stimolare l apprendimento del metodo scientifico e lo sviluppo della creatività. Il Progetto ha come finalità il miglioramento del sistema d'istruzione e di formazione nazionale mediante la divulgazione di nuove metodologie di insegnamento delle materie scientifiche e delle conoscenze linguistiche. Negli anni precedenti il Progetto ha coinvolto nelle attività di aggiornamento circa 130 docenti di 40 scuole di ogni ordine e grado della Basilicata. Nello specifico, l attività relativa all insegnamento delle Scienze nella scuola dell obbligo è stata basata sull applicazione del metodo IBSE (Inquiring Based Science Education), alla base del Progetto Scientiam Inquirendo Discere (SID), promosso dall Associazione Nazionale Insegnanti di Scienze Naturali (ANISN).

3 Sono state poste alla classe le seguenti domande: MODULO: Galleggia o Affonda? ATTIVITA 1: 21/02/2017 (2h) Ragazzi vi siete accorti, magari al mare, che alcuni oggetti galleggiano ed alcuni affondano? Secondo voi perché? Sapreste riconoscere gli oggetti che galleggiano e quelli che affondano Si procede elencando una serie di oggetti e gli alunni sembrano essere molto sicuri su ciò che galleggia e su ciò che affonda. Dopo aver diviso la classe in 3 gruppi da tre, si forniscono i seguenti materiali: Materiali (per gruppo): - 1 contenitore riempito in parte con acqua. - Vari oggetti (legnetti, sassi, gomma, polistirolo, plastica, sughero, chiodi ) e gli alunni sono invitati a disegnare individualmente gli oggetti che secondo il loro giudizio affondano e/o galleggiano su un foglio su cui è fotocopiato un recipiente con l acqua. Successivamente condividono i loro disegni nel gruppo ed elaborano un unico disegno Le decisioni individuate dai tre gruppi, vengono lette da un portavoce alla classe:

4 Si procede alla SPERIMENTAZIONE immergendo nell acqua i vari oggetti. Gli alunni sono invitati ad osservare bene gli oggetti che affondano o galleggiano e a riprovare più volte l esperienza per vedere se il galleggiamento/affondamento è un caso o una regola Dopo la sperimentazione gli allievi sono invitati a discutere, in gruppo, sui risultati ottenuti convalidando o smentendo quello che avevano ipotizzato. Inoltre viene chiesto loro, attraverso l analisi degli oggetti, di individuare il perché alcuni galleggiano ed altri affondano. Tali conclusioni di gruppo vengono condivise esponendole alla classe: Con esse viene scritta una slide riassuntiva:

5 ATTIVITA 2: Come l acqua influenza il galleggiamento degli oggetti 04/03/17 e 14/03/17 (3h) Gli alunni vengono invitati a rileggere sul loro quaderno di scienze l attività svolta nella lezione precedente in modo da ricordare ciò che era stato evidenziato. Successivamente viene posta alla classe la seguente domanda: Secondo voi l acqua «spinge» solo gli oggetti che galleggiano, o anche gli oggetti che affondano o che sono affondati? Gli allievi, individualmente prima, discutendo all interno del proprio gruppo dopo, giungono a delle risposte condivise che dicono alla classe. Si procede quindi alla SPERIMENTAZIONE Materiali (per gruppo): - 1 contenitore di plastica contenente acqua, - bottiglia di plastica da 0,5 l - una canna da pesca con una cordicella -dinamometro -sassi - rete in cui inserire il sasso si immerge la bottiglietta vuota nel contenitore pieno d acqua e si lascia andare. Essi sperimentano dunque che l acqua spinge immediatamente la bottiglietta vuota in alto ed attraverso discussione all interno del gruppo di appartenenza fanno ipotesi sul perché :

6 Prima conclusione: l acqua agisce sugli oggetti che galleggiano esercitando una spinta verso l alto Si procede quindi alla SPERIMENTAZIONE SUCCESSIVA, attaccando la bottiglietta semipiena di acqua alla canna da pesca. Gli allievi vedono che quando la bottiglietta è fuori dall acqua, la canna è molto incurvata. mentre immergendola nel recipiente pieno d acqua la canna da pesca diminuisce la curvatura: Da questo esperimento gli alunni deducono che l acqua esercita un azione sulla bottiglia che sta affondando; le conclusioni, dopo discussione nei gruppi, viene scritta alla lavagna: Seconda conclusione: l acqua esercita una spinta verso l alto sui corpi che stanno affondando

7 Si procede alla SUCCESSIVA SPERIMENTAZIONE: ogni gruppo misura il peso della rete piena di sassi attraverso il dinamometro. Tale valore viene annotato sul quaderno. Dopo, i ragazzi introducono la rete in acqua si accorgono che il suo peso diminuisce. Ne deducono, dopo una discussione tra loro, che Terza conclusione: l acqua esercita una spinta verso l alto sui corpi che sono affondati L acqua agisce su tutti i corpi, sia quelli che galleggiano, sia quelli che affondano, sia quelli già affondati ATTIVITA 3: La profondità dell acqua influenza il galleggiamento? 18/03/17 (1h) Gli alunni vengono invitati a rileggere sul loro quaderno di scienze l attività svolta nella lezione precedente in modo da ricordare ciò che era stato evidenziato. Si pone ai ragazzi la seguente domanda: Secondo voi, la profondità dell acqua può in qualche modo influenzare il galleggiamento di un corpo? Gli allievi, individualmente prima, discutendo all interno del proprio gruppo dopo, giungono a delle risposte condivise racchiuse nella seguente slide:

8 Si passa dunque alla SPERIMENTAZIONE: Materiali (per gruppo): - 2 contenitore di plastica contenente acqua a livelli diversi, -due bicchieri -plastilina ogni gruppo zavorra i due bicchieri con la stessa quantità di plastilina. I ragazzi immergono un bicchiere nel contenitore con poca acqua e l altro bicchiere nell altro contenitore con una quantità d acqua decisamente superiore e notano che entrambi galleggiano. Successivamente segnano con un colore il livello di immersione nei due casi

9 riconoscendo che il livello rimane lo stesso. Conclusione: la profondità dell acqua non ha alcuna influenza sul galleggiamento dei corpi ATTIVITA 4: Il galleggiamento di un corpo dipende SOLO dal suo volume? 25/03/17 (2h) Gli alunni vengono invitati a rileggere sul loro quaderno di scienze l attività svolta nelle lezioni precedenti in modo da ricordare ciò che era stato evidenziato e soprattutto quali erano le variabili che secondo loro, influenzavano il galleggiamento, ovvero il peso (intendendo in realtà la massa), la grandezza (quindi il volume) e la forma. È stata posta dunque la seguente domanda: se consideriamo oggetti che hanno stessa forma e stesso volume ma di massa diversa, essi avranno comportamenti diversi? Tutti i gruppi, dopo aver discusso tra loro, sono d accordo sul dire che gli oggetti che hanno massa maggiore affonderanno mentre quelli con massa minore galleggeranno. Si procede allora alla SPERIMENTAZIONE: Materiali (per gruppo): - 1 contenitore di plastica contenente acqua, -tre contenitori in plastica chiusi -una varietà di materiali (sabbia, riso, farina, cotone, terra, sale, lenticchie) - una bilancia Inizialmente, gli allievi introducono i contenitori vuoti in acqua vuoti verificando che il comportamento è lo stesso. Successivamente essi riempiono tre contenitori con il materiale a disposizione, ne misurano la massa con la bilancia ed immergono i contenitori in acqua, verificando anche le previsioni che avevano fatto: Dalla misura delle masse, gli allievi confermano che i contenitori riempiti con oggetti che maggiore sono affondati, mentre quelli con massa minore sono rimasti a galla. hanno massa Si procede a compilare una tabella con i dati sperimentali:

10 Con questo esperimento gli allievi comprendono e verificano sperimentalmente che il galleggiamento non dipende solo dal suo volume (in questo caso, il volume è uguale) ma anche dalla massa, ovvero da una variabile che lega queste due grandezze: la densità. Dalla lettura della tabella compilata, poi, gli allievi sono indotti a notare che i corpi che affondano hanno densità maggiore di 1,0 ovvero della densità dell acqua. Conclusione: il galleggiamento di un corpo non dipende SOLO dal suo volume ATTIVITA 5: Il galleggiamento di un corpo dipende SOLO dalla sua massa? 01/04/17 (1h) Gli alunni vengono invitati a rileggere sul loro quaderno di scienze l attività svolta nelle lezioni precedenti in modo da ricordare ciò che era stato evidenziato e la domanda successiva è spontanea: Tutto sembra dipendere dalla massa., dunque ragazzi, secondo voi se due oggetti hanno la stessa massa e lo stesso volume, il loro comportamento in acqua sarà identico? Cioè se uno galleggia, galleggerà anche l altro? Gli allievi ragionano prima individualmente e poi discutono in gruppo arrivando a delle conclusioni riassunte e condivise Si passa, allora, alla FASE SPERIMENTALE: Materiali (per gruppo): - 1 contenitore di plastica contenente acqua, - 2 pezzi di plastilina di massa uguale (circa 56 grammi) e stesso volume Gli allievi immergono i pezzi di plastilina nell acqua e verificano che affondano. Di conseguenza sono portati a concludere che oggetti di ugual massa e volume hanno comportamento uguale. Sono, però, invitati a modellare la plastilina in modo diverso e a immergere nuovamente i pezzi in acqua. Dopo vari tentativi giungono alla seguente situazione:

11 Si accorgono, allora, che i pezzi di plastilina, modellati in un particolare modo, ad esempio con forma simile a una barchetta, possono anche galleggiare. La docente invita a cercare una spiegazione a tale risultato e focalizza l attenzione degli allievi sullo spazio occupato dalla plastilina e dalla quantità d acqua che essa sposta, sia quando è appallottolata sia quando è modellata come una barchetta. La discussione all interno dei gruppi si intensifica e si cerca anche di schematizzare con dei disegni. Conclusione dell attività: il galleggiamento di un corpo non dipende solo dalla massa, inoltre oggetti di uguale massa e volume, ma con forme diverse, spostano volumi di acqua diversi! ATTIVITA 6: La densità del liquido in cui l oggetto è immerso influenza il galleggiamento? 03/04/17 (1h) Gli alunni vengono invitati a rileggere sul loro quaderno di scienze l attività svolta nella lezione precedente in modo da ricordare ciò che era stato evidenziato e viene posta ai ragazzi la seguente domanda secondo voi, un oggetto che galleggia in acqua, galleggia anche in altro liquido? Ad esempio olio, alcol, acqua salata? I gruppi discutono tra loro e danno pareri contrastanti. Si procede alla SPERIMENTAZIONE: Materiali (per gruppo): - 1 contenitore contenente acqua,

12 - 1 uovo - sale - cucchiaino I ragazzi immergono l uovo nell acqua e verificano che esso affonda. Poi, la docente, invita i ragazzi a mettere il sale nell acqua in modo da ottenere una soluzione satura di acqua e sale e ad immergere l uovo: Con grande sorpresa, gli allievi verificano che l uovo ora galleggia. Concludono allora che l acqua salata, essendo più densa, permette all uovo di galleggiare. Si può allora concludere che: il galleggiamento dipende non solo dall oggetto immerso nel liquido ma anche dalla densità del liquido stesso ATTIVITA 7:. Conosci oggetti che possono sia galleggiare che affondare? 06/04/17 (1h) Al termine delle precedenti attività, si chiede agli studenti di riguardare il loro quaderno di scienze per poter rispondere alla domanda conclusiva:. Dunque ragazzi,.. da cosa dipende il galleggiamento di un oggetto? Gli allievi, guardano il loro quaderno prima individualmente, dopo discutono all interno del proprio gruppo e giungono a delle risposte condivise non solo dai gruppi ma da tutta la classe e trascritte alla lavagna Dopo aver riassunto tutte le conclusioni delle singole attività, si pone la seguente domanda: Conoscete oggetti che possono sia galleggiare che affondare? Gli allievi riconoscono subito che il sommergibile riesce sia galleggiare sia a muoversi sott acqua, allora si invita a ricercare su internet notizie utile per la costruzione di un sommergibile e per la sua progettazione.

13 ATTIVITA 7bis:. Conosci oggetti che possono sia galleggiare che affondare? 20/05/17 (1h) Ogni gruppo descrive i risultati delle ricerche in merito alla costruzione di un sommergibile, il materiale necessario e il procedimento per la sua costruzione. Si mette a disposizione il seguente materiale. Materiali (per gruppo): - 1 contenitore contenente acqua, - bottiglie di plastica da 0,5l - chiodi - elastici - Tubi di gomma Ogni gruppo assembla il proprio sommergibile facendo dei fori alla bottiglia, secondo quanto letto e visto su semplici video di youtube. Si procede alla SPERIMENTAZIONE Il tubo viene inserito nella bottiglia zavorrata con i chiodi, la bottiglia viene inserita nell acqua, si riempie ed affonda. Soffiando attraverso il tubo di gomma, l acqua esce dai fori laterali della bottiglia e sale a galla Gli alunni, dunque, deducono che quello che hanno assemblato è un prototipo semplice del sommergibile e decidono di progettarne un altro in autonomia.

14 .. e a costruirlo da soli cercando di abbellirlo un po... poi tutti insieme hanno fatto un cartellone finale che in poche immagini rappresenta le attività svolte:

15 FINE!