Prodotto realizzato con il contributo della Regione Toscana nell'ambito dell'azione regionale di sistema Laboratori del Sapere Scientifico
Scuola primaria Capraia Isola Pluriclasse (classi terza e quinta): Simone, Francesco, Camilla, Manuel e Lavinia.
Collocazione del percorso nel curricolo verticale L UOMO, I VIVENTI E L AMBIENTE Scoprire la struttura e il funzionamento del corpo umano: organi e apparati. Descrivere e interpretare il funzionamento del corpo come sistema complesso situato in un ambiente; costruire modelli plausibili sul funzionamento dei diversi apparati.
Obiettivi di apprendimento Indagare sul processo della visione Comprendere che la luce si propaga e si riflette in linea retta Comprendere che la visione si attiva per effetto dell interazione della luce con i corpi materiali presenti nell ambiente Distinguere tra sorgenti primarie e sorgenti secondarie
Approccio metodologico L esperienza che andremo a descrivere si inserisce all interno di un percorso sul corpo umano che vuole fornire un idea generale della complessità del suo funzionamento. Abbiamo creato una situazione esperienziale capace di stimolare la curiosità e l interesse degli alunni, ma anche di fornire degli strumenti per l esplorazione e la ricerca di risposte ai dubbi e alle questioni aperte. Il nostro approccio alle scienze, infatti, ritiene l esperienza importante solo se è in grado di stimolare negli alunni domande e richieste di approfondimento.
Materiali utilizzati Scatola di cartone con coperchio; Cartoncino nero; Torcia; Tre contenitori cilindrici per rullini fotografici; Spillo e accendino; Carta alluminio; Bomboletta spray nera; Bastoncino di legno Ambiente Aula scolastica Tempi 10 ore
Descrizione del percorso didattico La luce e la visione sono fenomeni naturali con cui i bambini sono a diretto contatto fin dalla più tenera età. I bambini razionalizzano ciò che vedono e costruiscono schemi mentali, modelli ingenui con cui spiegare e rendere prevedibili i fenomeni stessi. Tali schemi contrastano con gli schemi scientifici con cui l insegnamento scolastico vorrebbe sostituirli, per questo è importante che l insegnante li conosca per poterli contrastare. Procedere in modo sperimentale offre ai bambini stessi l occasione di mettere in crisi tali modelli, presupposto indispensabile perché avvenga un cambiamento reale degli schemi mentali e quindi un apprendimento forte.
Fase I - Idee sulla luce Durante il primo incontro, abbiamo cercato di stimolare la conversazione sul fenomeno della luce per indagare quali fenomeni ottici erano noti ai bambini e per capire il campo di esperienze personali spontaneamente associate alla parola luce: Cos è la luce? E il buio? Descrivetemeli! Cosa fa la luce? Dov è la luce? Perché vediamo?. Abbiamo cercato di destare l attenzione e l interesse dei bambini riprendendo l esperienza che avevano recentemente vissuto durante una visita guidata all interno del Museo del cinema di Torino.
Fase I - Idee sulla luce Che cos è la luce? La luce è una fonte luminosa che ti permette di vedere, senza la luce non potresti vedere niente. La luce è quando è giorno e tutto è illuminato. Che cos è il buio? Il buio è praticamente il contrario della luce. Il buio viene causato quando la luce si spenge. Se una stanza è buia è perche non c è luce!!!
Fase I - Idee sulla luce Dove si trova la luce? La luce si trova nelle lampadine, nel sole, intorno al fuoco o ad una candela accesa.
Fase I - Idee sulla luce Perché vediamo? Vediamo perché tutto lo spazio in cui ci troviamo è pieno di luce.
Fase I - Idee sulla luce Perché vediamo? Vediamo perché la luce illumina gli oggetti.
Riflessioni Quello che emerge dall intervista e dai loro elaborati grafici è che gli alunni considerano la luce e il buio come due realtà concrete, indipendenti tra loro: o ci sono o non ci sono. La luce è stata identificata con uno stato del sistema ( è giorno ) oppure con la sorgente luminosa (inizialmente solo naturale, però poi parlano di lampadine e candele). La luce è quindi anche qualcosa che si accende: mostrano quindi di confondere la luce con l illuminazione.
Riflessioni La luce, inoltre, esiste solo nella porzione di spazio in cui gli oggetti sono visibili. La luce non si propaga: se si accende una candela in una stanza buia, la luce ci sarà solo in una piccola zona che circonda la fiammella; ad una certa distanza dalla sorgente scompare, perde la sua capacità di illuminare i corpi; oltre quella zona quindi c è il buio.
Riflessioni Per quanto riguarda il meccanismo della visione, sono emerse due idee: vediamo perché i nostri occhi sono come immersi in un bagno di luce che permea l intero spazio; vediamo perché la sorgente luminosa illumina gli oggetti che vediamo, invia loro luce (l occhio in questo caso non viene considerato nel processo); In entrambi i casi, non emerge l idea che la luce colpisce l'occhio.
Obiettivo Vogliamo che gli alunni arrivino a riconoscere che il far chiaro in un ambiente (illuminarlo, cioè, in tutto il suo volume, come sono illuminate le nostre stanze) è un effetto dell interazione della luce con gli oggetti presenti nell ambiente, che investiti dalla luce, la diffondono in tutte le direzioni e quindi anche nel nostro occhio. Di conseguenza, anche in un ambiente buio, potrebbe esserci anche fisicamente luce, ma l ambiente potrebbe non risultare illuminato perché potrebbe non esserci niente all interno che lo rifletta verso il nostro occhio, oppure sono presenti corpi materiali che assorbono completamente la luce e non la riflettono (ad esempio, oggetti completamente colorati di nero). Gli alunni saranno portati a comprendere che in un luogo può esserci luce anche se non la vediamo e che la luce è qualcosa di dinamico che si propaga nello spazio e interagisce con i corpi materiali. In particolare, gli alunni dovranno riconoscere come sorgenti di luce non solo le lampade, il sole, la fiammella, ma anche tutti gli oggetti che vediamo. A questo scopo dovremo distinguere tra sorgenti primarie (che emettono luce bruciando o consumando qualcosa) e sorgenti secondarie (che ridistribuiscono nello spazio la luce che ricevono dalle sorgenti primarie).
Esperienza Per indagare sperimentalmente questi fenomeni, abbiamo proposto l esperimento della scatola buia, riproducibile in classe senza difficoltà perché necessita di materiali reperibili facilmente. Con una bomboletta spray abbiamo annerito, anche internamente, una scatola di cartone con il coperchio. Su tre lati della scatola abbiamo poi praticato un foro, in modo tale che due fossero allineati ed il terzo laterale. In ognuno di essi abbiamo inserito un contenitore cilindrico per rullini fotografici, con l apertura dalla parte esterna della scatola. Sulla parte chiusa dei contenitori (quella orientata verso l interno della scatola) abbiamo praticato un forellino con uno spillo caldo. Li abbiamo trasformati così in tre rudimentali cannocchiali.
Esperienza Dall alto la scatola si presentava così:
Esperienza Abbiamo chiesto ai bambini: all interno di questa scatola secondo voi c è luce? Tutti hanno risposto di no, perché la scatola è chiusa da un coperchio e all interno è tutta nera, quindi è buio. Abbiamo invitato i bambini ad osservare attraverso i cilindri l interno della scatola per avere conferma della loro ipotesi. Se ci fosse luce all interno, la vedremmo? La risposta di tutti è stata affermativa, un bambino ha sostenuto però che bisognava essere certi che il forellino praticato fosse abbastanza grande.
Esperienza A turno, su nostro invito, i bambini si sono posti davanti a ciascun cilindro. Il primo bambino, ponendo una piccola torcia in corrispondenza di uno dei due cilindri opposti, ha fatto arrivare all interno della scatola un fascio di luce (il buco è piccolo e quindi produce un cono di luce stretto). Abbiamo invitato gli altri due bambini a guardare contemporaneamente dentro la scatola, il primo attraverso il tubo A, l altro attraverso il tubo B.
Abbiamo chiesto al bambino A: Adesso c è luce dentro la scatola?. La risposta è stata affermativa. Abbiamo posto la stessa domanda al bambino B, il quale però sosteneva di non riuscire a vedere niente, solo buio. Ma allora, la luce c è o non c è dentro la scatola? Se ne è discusso con i bambini, che a turno si sono scambiati di posto e hanno avuto modo di guardare dentro la scatola da entrambe le aperture. Abbiamo chiesto loro di spiegare perché secondo loro la luce c era oppure non c era. Siamo giunti alla conclusione che chi sedeva alla postazione A, di fronte alla torcia, riusciva a vedere la luce, quelli seduti alla postazione B non la vedevano. Abbiamo chiesto ai bambini di spiegare il perché.
Camilla è intervenuta dicendo che questo avviene perché la luce va dritta negli occhi. Gli altri erano concordi. Abbiamo confermato: la luce si propaga in linea retta. Un bambino sosteneva invece che comunque dalla postazione B si sarebbe dovuta vedere la scia di luce che passava davanti. Perché non la vediamo? Perché, spieghiamo, posso vedere soltanto se il raggio colpisce il mio occhio.
Per far comprendere meglio ai bambini che il fascio di luce diventa visibile solo dopo l introduzione di corpi materiali che possano riflettere la luce verso gli occhi di B, permettendogli di vederla, abbiamo provato ad introdurre una variante : abbiamo inserito all interno della scatola un bastoncino (anch esso annerito con lo spray) a cui è stato incollato ad una estremità un cartoncino da un lato nero e dall altro coperto con la carta argentata.
Foto attività
Facciamo ruotare il bastoncino finché la parte riflettente non si trova in una posizione precisa (circa 45, con il lato riflettente verso l interno) che permetta anche al bambino in posizione B di vedere la luce.
Finalmente anche il bambino B riesce a vedere il punto luminoso, ma adesso è il bambino in posizione A a non vedere più! Chiediamo: cos è successo? Francesco risponde che il cartoncino che abbiamo inserito nella scatola ha bloccato il raggio di luce facendo da barriera, per questo A non lo vede più. Allora perché B lo vede? - Perché ha rimbalzato (Manuel). - Perché la luce si ferma vicino agli occhi di B (Lavinia)
Togliamo il coperchio e mostriamo ai bambini in quale posizione si trova il cartoncino e chiediamo loro di disegnare la scatola dall alto così come si presenta e il percorso che secondo loro ha fatto la luce in questa seconda situazione
Abbiamo fatto una seconda prova, mettendo il cartoncino nella stessa posizione, ma con il lato nero verso l interno. Adesso non vede più nessuno! Apriamo di nuovo la scatola e mostriamo la posizione del cartoncino. Cos è cambiato? Tutti rispondono che probabilmente il cartoncino è stato messo male. Notano che al posto della faccia argentata c è quella nera, ma non lo ritengono determinante. Per loro dovrebbe bastare il fatto che esiste una sorta di muro (il cartoncino) per far sì che il raggio rimbalzi verso la posizione che vogliamo noi. Raccogliamo il primo suggerimento e proviamo a sistemare il cartoncino cercando la giusta angolazione, ma il risultato non cambia. Chiediamo loro: Perché non arriva a nessuno il raggio? I bambini hanno un momento di perplessità. Qualcuno propone di rimetterlo com era prima, con la faccia riflettente verso l interno.
Con l ausilio del libro di testo, abbiamo spiegato loro in che modo si determina il colore degli oggetti: quando la luce colpisce un oggetto, alcuni raggi colorati vengono assorbiti, altri rimbalzano indietro, raggiungendo il nostro occhio: per questo motivo noi vediamo l oggetto di un determinato colore. I CORPI ROSSI, AD ESEMPIO, ASSORBONO TUTTI I RAGGI tranne QUELLO ROSSO. I corpi neri, invece, assorbono tutti i raggi luminosi, mentre i corpi bianchi rimandano indietro tutti i raggi. I bambini hanno conseguentemente dedotto che il cartoncino nero poteva essersi comportato allo stesso modo: aveva assorbito il raggio luminoso, per questo motivo non si vedeva più la luce.
Dopo aver riflettuto su queste esperienze, abbiamo proposto questa scheda di verifica collettiva, ponendo ai bambini la seguente domanda: Quando vediamo, quale relazione si stabilisce tra questi tre elementi?.
Gli alunni hanno completato correttamente la scheda disegnando i raggi del sole che colpiscono la matita e diffondono raggiungendo l occhi0. Hanno poi fornito una spiegazione del perché vediamo.
Risultati ottenuti Valutazione dell efficacia del percorso Per indagare la luce ed il suo funzionamento, siamo partiti dall osservazione concreta del fenomeno attraverso un semplice esperimento. Abbiamo stimolato la loro curiosità coinvolgendoli nella costruzione della scatola buia, ma è stato il momento dell osservazione che ha interessato maggiormente gli alunni, che spontaneamente hanno posto domande, espresso dubbi, formulato ipotesi su ciò che osservavano. I bambini hanno scelto di esprimere le proprie idee anche attraverso dei disegni, che ci hanno permesso di comprendere meglio le loro convinzioni sul fenomeno osservato e poter così partire da esse per porre loro domande-stimolo.
Risultati ottenuti Valutazione dell efficacia del percorso Alla fine del percorso è stata svolta una verifica di gruppo, dove i bambini, prima di rispondere al quesito da noi posto, sono stati lasciati liberi di confrontarsi. Dalle loro considerazioni durante la discussione e dalla risposta fornita successivamente al quesito è emerso che l esperienza è stata significativa poiché sono stati capaci di applicare correttamente i concetti appresi. Si è avuto cioè un reale cambiamento nella mappa mentale degli alunni, che traendo conclusioni corrette, hanno dimostrato che la situazione di apprendimento sperimentale vissuta è stata efficace.