PON: IL CANTIERE DELLE SCIENZE PER L INNOVAZIONE METODOLOGICA. Conoscenze: La combustione intorno a noi e negli esseri viventi

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1 PON: IL CANTIERE DELLE SCIENZE PER L INNOVAZIONE METODOLOGICA Obiettivo-Azione1-FSE Anno scolastico 2008/2009 Tema: Le trasformazioni Sottotema: Combustione Conoscenze: La combustione intorno a noi e negli esseri viventi Abilità: Produrre trasformazioni fisiche e chimiche e interpretare i fenomeni osservati Diario di bordo Alunni classe 5^ A scuola Primaria Melpignano, Istituto Comprensivo Maglie Docenti: Coluccio Giuliana, Conte M. Francesca. La progettazione di scienze è stata realizzata utilizzando la didattica laboratoriale all interno di un curricolo verticale. Da un primo percorso dal titolo L acqua nel corpo umano si è passati all alimentazione e come conseguenza è stato introdotto l argomento relativo alle trasformazioni, creando un raccordo naturale tra i diversi argomenti. Focalizzato il problema, attraverso un BRAIN-STORMING, ogni alunno ha espresso delle idee e ascoltato quello detto dagli altri, acquisendo nuove informazioni e incrementando il proprio livello di consapevolezza sul problema posto. Si è partiti dalla domanda: Quando mangi un cioccolatino cosa gli accade? rimane intatto o viene trasformato? Le IPOTESI sono state molteplici: - Il cioccolatino viene trasformato perché lo mastichiamo, - Il cioccolatino diventa poltiglia, - Il cioccolatino viene digerito e trasformato in sostanze di scarto e in sostanze nutritive che danno energia al nostro corpo. E stato quindi chiesto: Che cosa sono le trasformazioni?. Luca: è quando una cosa cambia. Davide:. cioè quello che avviene nel bruco che si trasforma in farfalla.

2 L insegnante ha stimolato la conversazione ponendo la domanda: conoscete altri esempi di trasformazioni? Davide: l evoluzione dell uomo. Dalila: la crescita dell uomo. Luca: la trasformazione dei materiali riciclati. Davide: dal seme alla pianta. Luca:.fondo l oro e diventa anello. L insegnante porta gli alunni a riflettere sulla diversa natura delle trasformazioni elencate ponendo la seguente domanda: Cosa hanno di uguale o di diverso le trasformazioni elencate? Luca:. nel caso dell oro cambia soltanto la forma ma non la sostanza. Davide osserva:. La farfalla invece non può ritornare bruco L insegnante conferma le osservazioni dei bambini precisando che l anello può essere a sua volta fuso e ritornare oro grezzo. In questo caso parliamo di trasformazioni fisiche. Pone subito dopo la seguente domanda: Possiamo far ritornare il cioccolatino nella forma originale? Luca : maestra non quando lo mangiamo ma solo se lo teniamo in mano, perchè si riscalda e si scioglie. Tutti: Il cioccolatino si scioglie quando lo teniamo in mano o quando la mamma scioglie la cioccolata per fare i dolci. Insegnante: Quindi che cosa è cambiato? Tutti: è diventato liquido, ma il cioccolato è sempre cioccolato. Insegnante: Quindi è cambiato lo stato fisico, ma la sostanza è rimasta inalterata si tratta di una trasformazione fisica

3 Insegnante: il cioccolatino masticato e digerito può riprendere la forma originale? Tutti: no. E diventato energia per il nostro corpo. il cioccolatino digerito cambia la sua natura, subisce una trasformazione chimica. CONCLUSIONE: dalla conversazione guidata i bambini hanno compreso che esistono due diversi tipi di trasformazioni sulle quali si andrà ad indagare successivamente. L insegnante: Bambini, oggi siamo tutti abbastanza coperti. Fa proprio freddo! Come vi riscaldate quando sentite freddo? Tutti: ci copriamo o ci mettiamo vicino al camino o alla stufa. Insegnante: Che cosa mette la mamma nel camino per accendere il fuoco? Dalila: la legna. Insegnante: Che cosa succede? Tutti: che brucia e poi si consuma diventando cenere. Insegnante: possiamo, quindi dire che la legna si è trasformata? Tutti: si, si si è veramente trasformata! Insegnante: Dalla cenere si può ritornare indietro e ottenere nuovamente la legna? Tutti: no questa è una trasformazione chimica perché si sono formate sostanze nuove. Gli esempi sulle trasformazioni chimiche ed in particolare sulla combustione continuano con altri materiali come la carta, la candela. La candela si presta a far comprendere la differenza tra trasformazioni chimiche e fisiche.

4 L alunno è invitato a sbriciolare una candela e l insegnante chiede: Queste scaglie che cosa sono? I ragazzi rispondono che sono scaglie di cera. 1^ ESPERIMENTO: pesiamo le scaglie di cera, mettiamole in una provetta e poniamole sulla fiamma. Che cosa succede? OSSERVAZIONE: le scaglie di cera sono diventate cera liquida. Una volta raffreddata, la cera liquida è ritornata cera solida. Ripesiamo la cera ottenuta e scopriamo che Tutti: il peso non è cambiato! CONCLUSIONE: come nel caso del cioccolatino ci troviamo di fronte ad un passaggio di stato cioè una trasformazione fisica. 2^ ESPERIMENTO: pesiamo la candela, accendiamola e attendiamo 15 minuti. INSEGNANTE: Che cosa succederà fra 15 minuti? la cera si scioglierà. Procediamo con l esperimento OSSERVAZIONE: si è notato che l altezza della candela è diminuita di circa 3 cm. E adesso procediamo nuovamente con la pesata Tutti: La cera si è consumata e la quantità è inferiore alla cera originale della candela. CONCLUSIONE: la cera bruciando, non si è sciolta soltanto, altrimenti sarebbe rimasta cera, ma si è consumata trasformandosi in alcune particelle che sono finite nel fumo e quindi nell aria che respiriamo. A questo punto scaturiscono le seguenti domande: - Cosa è necessario perché la candela bruci? - Che cosa succede alla cera che brucia? 3^ ESPERIMENTO: Vogliamo provare che la candela per bruciare (combustione) necessita di ossigeno.

5 La candela viene accesa con l accendino, poi viene coperta con un becher; si osserva che dopo poco la fiamma si spegne e si appanna anche il vetro del contenitore. CONCLUSIONI: Gli alunni concludono che la candela si spegne perché si consuma l ossigeno presente all interno del contenitore. Invece, senza il becher la fiamma continua ad essere alimentata grazie all ossigeno dell aria. Il vapore acqueo sulle pareti del contenitore viene considerato un prodotto che si forma mentre la candela brucia. Quindi la cera bruciando si consuma e uno dei prodotti che si forma è l acqua. INSEGNANTE: Oltre all acqua cosa si forma ancora? 4^ ESPERIMENTO Fissiamo una candela in un cristallizzatore contenente acqua e idrossido di bario. Accendiamo la candela e copriamola con un becher. INSEGNANTE: Che cosa succederà? OSSERVAZIONE: l acqua è salita rapidamente nel becher fin tanto la candela è rimasta accesa, una volta spenta ha continuato a salire più lentamente poi si è stabilizzata, in superficie si è formata una patina bianca e alcune bolle. CONCLUSIONE: Dalila- La fiamma si è spenta perché l ossigeno si è consumato e l acqua è salita perché ha preso il posto dell ossigeno.

6 INSEGNANTE: che cosa ha provocato la formazione della patina bianca? Miriana: forse è l anidride carbonica che si forma quando brucia qualcosa. L insegnante a questo punto precisa che l anidride carbonica, a contatto con l idrossido di bario forma un sale che si identifica con la patina rilevata. Quindi conferma l affermazione dell alunna. L insegnante invita i ragazzi ad osservare attentamente le pareti del becher e a riferire quello che notano provando a dare una spiegazione. OSSERVAZIONE: le pareti del becher si sono appannate e si sono formate delle goccioline d acqua. IPOTESI : Luca: la candela produce calore perciò il vetro si appanna. Simona: l acqua si forma mentre si consuma la candela e si forma il vapore acqueo. Verifica delle L esperimento viene ripetuto con la candela spenta. OSSERVAZIONE: in questo caso si osserva che l acqua non sale nella beuta e le pareti non si appannano. CONCLUSIONE: l acqua si forma solo se la candela brucia e si consuma. Schematizziamo nel seguente modo tutto quello che abbiamo osservato: cera + ossigeno (fiamma ) acqua + anidride carbonica + energia (luce e calore) = trasformazione chimica. Ci troviamo di fronte ad un fenomeno chiamato combustione. cera solida + calore cera liquida = trasformazione fisica. ESPERIMENTO CON LO ZUCCHERO INSEGNANTE: Lo zucchero brucia? IPOTESI Alcuni: sì Altri: no

7 Verifica delle IPOTESI Afferrata con una pinza una zolletta di zucchero, l insegnante prova a darle fuoco. OSSERVAZIONI: lo zucchero si è soltanto sciolto. Ha formato un liquido scuro: sembra ambra. Si è indurito come le sostanze degli alberi, ma è ancora dolce. E diventato caramello con l odore dello zucchero filato. Questa è una trasformazione fisica. INSEGNANTE: Ma lo zucchero può prendere fuoco? TUTTI: no. INSEGNANTE: Se proviamo a mettere della cenere sulla zolletta, e la portiamo sulla fiamma cosa pensate che accada?. Aurora: non brucia, perché la cenere non produce calore. Luca: sì, la cenere può ancora bruciare. Verifica delle IPOTESI Immergiamo la zolletta nella cenere e poi proviamo a darle fuoco. OSSERVAZIONE: lo zucchero mischiato con la cenere ha prodotto la fiamma, bruciando si è carbonizzato producendo una massa solida e scura liberando del vapore acqueo. Si è verificata una trasformazione chimica

8 Gli esperimenti proseguono utilizzando della cioccolata fondente (trasformazione fisica): LA COMBUSTIONE NEGLI ESSERI VIVENTI INSEGNANTE: Perché ci nutriamo? Antonio: perché abbiamo bisogno di energia. INSEGNANTE: L energia a cosa serve? Luca: serve all organismo per svolgere tutte le attività. INSEGNANTE: come fanno gli alimenti a dare energia? Luca: l organismo trasforma gli alimenti in sostanze di scarto e produce energia. INSEGNANTE: quale apparato svolge questo compito? Antonio: l apparato digerente. INSEGNANTE: cosa succede al cibo nel percorso compiuto in questo apparato? Miriana: viene digerito. INSEGNANTE: cosa significa? Davide: l organismo trasforma gli alimenti in sostanze più piccole.

9 INSEGNANTE: dove vanno a finire queste sostanze? Dalila: nel sangue che le trasporta alle cellule. Viene effettuato un Brain-Storming e i concetti emersi vengono organizzati in una mappa concettuale, dove vengono messi in relazione gli apparati digerente, circolatorio e respiratorio al fine di evidenziare l arrivo alle cellule di sostanze nutritive semplici e ossigeno. Ciò permette ai bambini di comprendere che anche nell organismo avviene una reazione di combustione, necessaria per la produzione di energia. INSEGNANTE: oltre al cibo, il nostro corpo di che cosa ha bisogno? Antonio: dell ossigeno. Luca: si prende l ossigeno dall esterno e viene trasportato dai globuli rossi alle altre cellule del nostro corpo. Aurora: forse l ossigeno anche nel nostro corpo serve per far bruciare le sostanze nutritive e, proprio come nella candela, si forma anidride carbonica ed acqua. Dalila: Sostanze nutritive + ossigeno carbonica acqua + anidride Antonio: l anidride carbonica la eliminiamo dai polmoni. L insegnante conclude che la reazione completa è la seguente: Sostanze nutritive + ossigeno acqua + anidride carbonica + Energia Nella combustione delle diverse sostanze l energia si libera in forma di luce e calore (non si può mettere la mano sulla fiamma perché ci si scotta. La combustione delle sostanze nelle cellule avviene alla temperatura dell organismo, l energia prodotta viene utilizzata per le diverse necessità quotidiane. La combustione delle sostanze nutritive che avviene nelle cellule si chiama respirazione cellulare. Tutti gli esseri viventi per vivere devono produrre energia. Vediamo cosa accade in un organismo semplice come il lievito. ESPERIMENTO:la respirazione cellulare nel lievito. Prepariamo tre provette: mettiamo nella prima acqua e zucchero, nella seconda acqua e lievito, nella terza acqua, lievito e zucchero Sulle tre provette fissiamo un palloncino.

10 INSEGNANTE: Che cosa avverrà nelle tre provette? I bambini non riescono a formulare delle ipotesi a riguardo, no ci resta che osservare: dopo circa due ore il palloncino della terza provetta si è gonfiato, mentre gli altri sono rimasti nella posizione di partenza. L insegnante sollecita gli alunni come possiamo spiegare ciò? Ripensiamo al contenuto delle tre provette. Tutti: Il lievito si è nutrito dello zucchero e lo ha trasformato per avere energia. L anidride carbonica prodotta ha fatto gonfiare il palloncino. CONCLUSIONI Abbiamo capito che anche nel nostro corpo avviene una reazione chimica simile alla combustione della candela, chiamata respirazione cellulare. Attraverso la respirazione cellulare le sostanze nutritive semplici vengono demolite in anidride carbonica ed acqua liberando energia per tutte le attività del nostro corpo. Inoltre abbiamo colto la differenza tra la respirazione cellulare ( combustione ) e la respirazione polmonare (immissione di ossigeno ed espulsione di anidride carbonica). Tutto ciò avviene in ogni vivente.