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Categoria: Didattica Fisica
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Buongiorno,

oggi vi presento un corposo lavoro (per questo l’articolo sarà diviso in tre parti) sul tema dell’energia, tema cruciale sia nelle scuole secondarie di primo che di secondo grado. Sull’energia si potrebbe scrivere tantissimo e si possono fare molteplici esperimenti , oggi  indagheremo in particolar modo alcune misconcezioni legate all’energia e stabiliremo gli obiettivi ed i contenuti per l'attività sull'energia stessa.

In questa sede vi presento un mio lavoro di gruppo sperimentato in terza media. Per qualsiasi dubbio scrivetemi ad Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.

energia1

 

Energie … in movimento

Docenti:

Aldegheri Lorella, Beccaro Giulia, Carraretto Elena, Contini Maria Luisa, D’Ambrosio Alfonso

1. Scelta del tema 

Target

Classe Terza

Contesto

Scuola secondaria primo grado

Traguardi per lo sviluppo delle competenze:

L'alunno:

-  riconosce le questioni che possono essere indagate in modo scientifico e le caratteristiche salienti della ricerca scientifica;

-  esplora e sperimenta, in laboratorio e all'aperto, lo svolgersi dei più comuni fenomeni, ne immagina e ne verifica le cause; ricerca soluzioni ai problemi, utilizzando le conoscenze acquisite;

-   è consapevole del ruolo della comunità umana sulla Terra, del carattere finito delle risorse, nonché dell'ineguaglianza dell'accesso a esse, e adotta modi di vita ecologicamente responsabili;

-  collega lo sviluppo delle scienze allo sviluppo della storia dell'uomo;

-  ha curiosità e interesse verso i principali problemi legati all'uso della scienza nel campo dello sviluppo tecnologico.

Obiettivi di apprendimento:

-  utilizzare i concetti fisici fondamentali  (in particolare forza, energia, temperatura, calore);

-  acquisire e distinguere i concetti di forza, energia e lavoro;

-  conoscere le varie forme di energia;

-  costruire e utilizzare correttamente il concetto di energia come quantità che si conserva;

-  individuare la dipendenza dell'energia da altre variabili;

-  riconoscere l'inevitabile produzione di calore nelle catene energetiche reali;

-  riconoscere l’efficienza di diverse forme di energia.

Abilità:

-  riconoscere in contesti reali forze, forme di energia e la loro differenza;

-  riconoscere l'effetto delle forze nelle situazioni reali;

-  essere capaci di utilizzare dati scientifici per raggiungere un obiettivo o formulare una decisione o una conclusione;

-  riconoscere nel quotidiano le modalità di trasmissione dell'energia;

-  scrivere una relazione di laboratorio;

-  osservare, descrivere e/o analizzare un fenomeno, individuandone le relazioni tra le parti.

Competenze sociali:

-  lavorare in gruppo (ascoltare attivamente, parlare a turno e tenendo conto dei precedenti contributi, rielaborare informazioni, raggiungere accordi, ecc.);

-  riflettere sui progressi, i limiti e i rischi delle teorie e delle applicazioni scientifiche e tecnologiche nella società in senso lato (in relazione alla presa di decisioni, ai valori, alle questioni morali, alla cultura, ecc.);

-  comprendere i cambiamenti determinati dall'attività umana ed essere consapevole della responsabilità di ciascun cittadino;

-  riconoscere l'importanza di prendere in considerazione prospettive e argomentazioni scientifiche differenti;

-  dimostrare di sentirsi responsabile in prima persona del mantenimento di un ambiente sostenibile, in relazione all'individuo, alla famiglia, alla comunità e alle questioni di dimensione globale;

-  dimostrare consapevolezza delle proprie azioni rispetto alle conseguenze sull'ambiente.

Contenuti "forti" :

Concetti coinvolti e relazioni tra concetti:

I concetti coinvolti  e  le relative relazioni sono espressi nella seguente mappa concettuale.

Valenza formativa:

In senso strettamente scientifico, l'energia è un concetto astratto, legato a grandezze fisiche diverse, misurabili, ma non sempre tangibili o di immediata individuazione.

D'altra parte, la parola "energia" si usa continuamente nel linguaggio comune, per descrivere attività e atteggiamenti umani e animali o in riferimento a importanti problemi scientifico-tecnologici con ripercussioni economiche ambientali e politiche. Spesso si sente anche parlare di "energia" con termini apparentemente scientifici (energie positive o negative, flussi di energia, campi di energia...), ma con strani significati esoterici o parapsicologici.

Poiché tutto questo rende particolarmente vivo il rischio di incorrere in misconoscenze che ostacolino una futura corretta concettualizzazione, è opportuna, a livello qualitativo o semiquantitativo, una introduzione precoce e corretta all'idea dell'energia come qualcosa che si conserva pur subendo trasformazioni, orientata alla riflessione sulle scelte possibili delle fonti e sulla necessità di un uso responsabile.

È chiaro, comunque, che la trattazione non può essere esaustiva, ma va completata a livelli di studio più maturi.

Possibilità di programmazione interdisciplinare:

Per le considerazioni appena effettuate, inoltre, il tema dell'energia possiede una valenza interdisciplinare e può avere una funzione unificante importante.

Tecnologia:

Le fonti energetiche

Scienze:

La grandezza forza e la grandezza energia

Il principio di conservazione di energia

Le forme di energia e le trasformazioni

Geografia:

Esame delle varie fonti di energia:  

-  quantità attualmente utilizzata in Italia, in Europa e nel mondo.

-  provenienza e proprietà della fonte

-  costo della fonte e degli impianti

-  impatto ambientale

Storia:

Relazioni tra progresso sociale e innovazione tecnologica

2. Definizione della metodologia didattica.

La metodologia adottata è quella laboratoriale che favorisce i seguenti obiettivi:

-  il coinvolgimento individuale degli alunni, stimolati ad utilizzare le esperienze personali e ad acquisirne altre condivise all'interno del gruppo

-  l'integrazione tra elaborazione delle conoscenze e attività pratiche (progetto- esecuzione- verifica)

-  la ricerca di soluzioni a problemi pratici

-  i collegamenti con la realtà stimolando l'interesse per gli aspetti scientifici e tecnologici

-  la manipolazione diretta di oggetti e strumenti

-  lo sviluppo di una maggior consapevolezza di sé e delle proprie capacità, anche per orientarsi meglio nella scelta del futuro percorso scolastico

-  la valorizzazione delle proprie abilità per accrescere l’autostima

-  la discussione tra pari e tra ragazzi e adulti

-  la motivazione al lavoro

-  il rispetto dei tempi e dei compiti assegnati nel singolo e nel gruppo

Modalità di organizzazione della classe e di partecipazione degli alunni

Sono privilegiati i momenti di operatività in gruppo da 4 alunni ciascuno secondo i principi del cooperative learning e di discussione.

Strumenti utilizzati

Libro di testo, Laboratorio scientifico, T.I.C.

Sitografia

http://www.claudiocancelli.it/web_education/fisica/mass-spring-lab_it.jar

http://www.claudiocancelli.it/web_education/fisica/energy_definitions_cp.swf

http://www2.educarsialfuturo.it/quadernidelsole/iquadernidelsole.swf

www.eniscuola.net

3. Sviluppo del progetto

Fasi operative

L'occasione per introdurre il progetto può venire, durante l'ora di scienze, dall'osservazione del pannello nell'atrio, collegato all'impianto fotovoltaico della scuola.

Dalla discussione sulle motivazioni dell'installazione e dall'osservazione delle parole scritte su di esso emergeranno  i concetti di energia e di potenza.

Fase 1

L'energia è una grandezza molto importante nella vita di tutti i giorni, di cui tutti, compresi i ragazzi, abbiamo una esperienza, per così dire, corporea, associata a varie sensazioni: il moto, lo stare caldi, il vedere e quindi la luce, l'elettricità, l'energia muscolare e il "fare forza per" ottenere un qualche "risultato". 

L'insegnante di scienze indagherà, mediante un brainstorming, sulle conoscenze relative alle varie forme di energia, maturate nei ragazzi a seguito delle esperienze di vita quotidiana e sulle modalità di comunicazione di tali conoscenze.

Questa attività consentirà di:

-              acquisire la consapevolezza che l'energia si presenta sotto diverse forme

-              continuare[1] il percorso di adattamento del linguaggio naturale al contesto scientifico

Inizieremo questo percorso discutendo del significato che ha la parola “energia” nel linguaggio comune. Nella parte iniziale dell'attività i ragazzi rispondono alla scheda-studente che è stata loro distribuita. Le risposte dei ragazzi servono per instaurare una discussione che mira ad evidenziare come l'esperienza di vita quotidiana sia organizzata in termini di "energia". Inoltre, la varietà delle risposte dei ragazzi permette di indagare sulle idee che essi hanno dell'energia, in particolare su come tendano ad identificare calore e energia e su come a volte trattino l'energia come una forza.

Fase 2

Partendo dagli spunti emersi dal brainstorming si incomincerà a far riflettere che  forza ed energia sono grandezze diverse. A tale proposito sarà realizzato l'esperimento seguente:

"L'energia non è una forza"

Materiali:

25 aste in legno, elastici diversi, ganci, spago, pesetti tipo bulloni.

Cosa fare

I ragazzi a gruppi di 4 costruiscono la struttura con le aste in legno.

Si tendono degli elastici (diversi) tra coppie di aste, poste tutte alla stessa distanza, fissandoli a dei ganci che si trovano alla stessa altezza.

Al centro degli elastici si appendono, con un pezzo di spago, dei pesetti tutti uguali.

Sopra ad ogni elastico si appoggia poi un bullone

Bruciando gli spaghi i pesetti cadranno ed ogni bullone salterà in aria per la spinta data dagli elastici.

Cosa osservare

La forza che tende gli elastici è la stessa perché i pesi sono tutti uguali, ma le altezze a cui arrivano i bulloni sono diverse perché diverse sono le energie immagazzinate negli elastici e trasferite poi ai bulloni.


[1]            Saper distinguere un uso "scientifico" del linguaggio, dall'uso quotidiano, è una conquista graduale e, a volte faticosa, che deve iniziare fin dai primi giorni di scuola.