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Categoria: Didattica Scienze
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Buongiorno, con l'articolo di oggi vi descrivo il mio percorso di laboratorio sulla fotosintesi e la respirazione cellulare affrontato durante il mio TFA A059 svolto lo scorso anno presso l'Università di Padova.

Premesso che non sono un biologo, ma un fisico, ho cercato di utilizzare l'approccio laboratoriale (anche povero se possibile) al percorso proposto.

Il percorso proposto si differenzia dalle normali attività sulla fotosintesi e la respirazione perchè ho cercato di utilizzare l'apporccio scientifico, lavorando per ipotesi, per singole variabili e cercando di realizzare un modello.

Al Tfa di Padova, in analogia allo scorso Concorso, 3 giorni prima della discussione della tesina finale veniva richiesto di presentare una lezione su un tema sorteggiato. Ecco il tema a me proposto ed il mio sviluppo.

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Descriva come affronterebbe un percorso di laboratorio relativo alla complementarità del fenomeno fotosintetico e della respirazione cellulare in una classe terza. Indichi la collocazione curricolare, la sequenza delle attività, tempi, obiettivi di conoscenza, abilità e competenza, le metodologie adottate, eventuali strumenti e/o sussidi tecnologici. Se ritiene opportuno, accenni ad eventuali attività finalizzate all'inclusione di alunni con B.E.S.


Fotosintesi: 6 CO2 + 6 H2O + luce ----> C6H12O6 + 6 O2 piante
Respirazione : C6H12O6 + 6 O2 ----> 6CO2 + 6 H2O + energia (ATP) piante, animali, funghi
Collocazione curricolare: classe terza media
Argomenti propedeutici:
natura corpuscolare della materia (atomi, molecole) reazioni chimiche (in particolare acido-base e indicatori) struttura della cellula e organuli principali; differenze tra cellula vegetale e animale tessuti nelle piante e negli animali
Metodologie
Lezione frontale Lezione dialogata Discussione libera e guidata Lavoro di gruppo
Laboratorio Uso del computer Impiego di linguaggi non verbali Attività di manipolazioneUso del libro
di testo Uso di strumenti didattici alternativi o complementari al libro di testo
Formulazione di ipotesi e loro verifica Percorsi autonomi di approfondimento
Attività legate all'interesse specifico Valutazione frequente Contatto con persone e mondo esterno
Studio individuale domestico Visite guidate
Materiali prodotti e disponibili libro di testo, appunti, , Lim, schede prestampate di laboratorio,
risorse multimediali
Visita Guidata: Orto botanico di Padova
Tempi: 10 ore(4 settimane), secondo quadrimestre
Spazi: aule della scuola, laboratorio di Scienze, a casa
Recupero e Potenziamento (BES):
semplificazione dei contenuti
reiterazione degli interventi didattici
lezioni individualizzate a piccoli gruppi (compresenze, gruppi da 4 studenti)
esercizi guidati e schede strutturate, utilizzo di TIC, applet e facilitatori (soprattutto iconici)
Gli alunni con DSA o certificati partecipano alle attività di gruppo
Obiettivi di conoscenza
· conoscere i reagenti e i prodotti della fotosintesi e della respirazione cellulare e come si possono evidenziare sperimentalmente
· conoscere dove avvengono le reazioni della fotosintesi e della respirazione cellulare
· conoscere in che organismi avviene la fotosintesi e in quali la respirazione
· riconoscere che fotosintesi e respirazione sono processi complementari (i prodotti dell'una sono i reagenti dell'altra)
Obiettivi di abilità
· osservare lo svolgersi dei fenomeni riprodotti in laboratorio
· immaginare i risultati di esperimenti mentali (esperimento di Priesley)
· descrivere e/o analizzare i risultati degli esperimenti in termini qualitativi
· operare con metodo scientifico, seguendo un protocollo di laboratorio con precisione, nel
rispetto delle norme di sicurezza
· individuare relazioni tra le parti: relazioni causa effetto, temporale, fattori limitanti , ecc.
· comunicare i risultati dei propri esperimenti tramite relazioni, tabelle, immagini...
· Misurare e rappresentare dati sperimentali
Obiettivi di competenza
Sviluppare progressivamente la capacità di spiegare il funzionamento macroscopico dei viventi con un modello cellulare (collegando ad esempio la respirazione con la respirazione cellulare, l'alimentazione con il metabolismo cellulare, la crescita delle piante con la fotosintesi)
L'alunno esplora e sperimenta, in laboratorio e all'aperto, lo svolgersi dei più comuni fenomeni; ne immagina e ne verifica le cause; ricerca soluzione ai problemi, utilizzando le conoscenze acquisite ha una visione della complessità del sistema dei viventi [...], riconosce nella loro diversità i bisogni fondamentali di animali e piante, e i modi di soddisfarli negli specifici contesti ambientali.
Obiettivi trasversali:
· saper lavorare in gruppo
· porsi domande sui fenomeni osservati
· comunicare i risultati dei propri esperimenti
L'APPROCCIO SPERIMENTALE è DI TIPO SCIENTIFICO CI CONCENTRIAMO SU UNA SINGOLA GRANDEZZA E CERCHIAMO DI CAPIRE COME ENTRA IN GIOCO


Fase 1 1,5ore
1. Accertamento delle preconoscenze 0,5 ore(test di ingresso)
2. Brainstorming (0,5 ORE)
Dividere la classe in gruppi di 4
Sottoporre a ciascun gruppo il problema: è bene o no dormire in una stanza in cui sono presenti delle piante? C'è differenza tra il dormire di giorno e di notte?
15 min di discussione per gruppo
esposizione delle conclusioni di ciascun gruppo (15 minuti)
Cosa mi aspetto che emerga: parole come fotosintesi, respirazione, ossigeno, anidride carbonica, luce, buio, sostanze nocive
Racconto esperimento di Priestley e discussione degli esperimenti da fare a casa
.Perché il topo senza pianta muore subito e con la pianta sopravvive più a lungo?
Discussione di gruppo.
Le piante quindi probabilmente producono ossigeno, respirano all'incontrario? Respirano però?
Perché attuano il processo di fotosintesi?

Fase 2 laboratorio povero a casa (20 giorni prima)
Le piante necessitano della luce.
Semi di zucca, 3 scatole: 1 al buio, 1 con foro, 1 alla luce
Di cosa si cibano le piante?
Organismo autotrofo, vaso di terra e pesate terra e piantina
Le piante hanno bisogno di nutrimento come noi, ma non lo prendono dalla terra, se lo costruiscono da sole!

Fase 3 Laboratorio a scuola (fatto dal tecnico e dall'insegnante) 1 ora
L'amido nelle foglie.
Lo iodio con l'amido in acqua (non con lo zucchero) fa diventare la soluzione violetta.
Foglia al sole e non al sole, analisi con lo iodio
In aggiunta Perché l'amido? Laboratorio povero a casa
Foglie Elodea con sughero e senza sughero esposte alla luce


Fase 4 Laboratorio a scuola 1 ora
Durante la fotosintesi viene assorbita anidride carbonica e prodotto ossigeno
Durante la fotosintesi viene prodotto ossigeno (in gruppo)
Mettere rametto di Elodea in provetta piena d'acqua; osservare cosa succede se li metto alla luce
o li lascio al buio --> produzione ossigeno (bolle)
Durante la fotosintesi viene assorbita anidride carbonica
Numerare 4 provette
· provetta 1: introdurre 15 ml di soluzione di Blu di bromotimolo (BBT), soffiarvi dentro con una cannuccia finché vira al giallo (ho introdotto CO2, quindi l'acqua è diventata acida).
Introdurre un rametto di Elodea
· provetta 2: introdurre 15 ml di soluzione di BBT e immergervi un rametto di Elodea
(controllo)
· provetta 3: introdurre 15 ml di soluzione di BBT e soffiarvi dentro fino al viraggio
· provetta 4: introdurre 15 ml di soluzione di BBT, soffiarvi dentro fino al viraggio,
immergervi un rametto di Elodea e avvolgere accuratamente tutta la provetta con carta di alluminio.
Tenere tutte le provette per almeno 30' esposte alla luce, registrare i risultati
Possibile aggiunta Senza CO2 non avviene fotosintesi
Utilizzo di KOH che assorbe CO2 dall'aria (da organizzare 24 ore prima)
Scheda da laboratorio con domande mirate a far capire ai ragazzi che l'amido è prodotto dalla pianta , in particolare l'agente "attivante" è il sole e la foglia . l'amido è il nutriente della pianta. I ragazzi sono invitati a prendere appunti a rispondere alle domande fatte in classe. Il lavoro prodotto costituisce elemento di valutazione in itinere.


Fase 5 Lezione: la fotosintesi e la respirazione cellulare(1 ora)
Focus su: reagenti e prodotti delle reazioni
Dove avvengono: immagini di cloroplasti e mitocondri
Applet e uso Lim
In quali organismi avvengono (fotosintesi nelle piante, respiraz in tutti gli eucarioti)
A cosa servono ---> produzione di energia; produzione materiali per riserva (saccarosio, amido) e accrescimento delle piante (cellulosa)
Risposta alla domanda della prima lezione: si può dormire con piante in camera perché l'ossigeno che consumano di notte è minore dell'ossigeno che producono di giorno


Fase 6 Laboratorio Esperimenti sulla respirazione: (1 ora) (acqua di calce o BMT)
NB i vasi vanno preparati il giorno prima almeno
Vaso di vetro con aria, inserire fiammifero e misurare tempo spegnimento
Vaso di vetro preparato il giorno prima con funghi o insetti
Vaso di vetro preparato il giorno prima con semi in germinazione o fiori
Vaso di vetro con pianta, tenuto al buio per un paio di giorni
Vaso di vetro con pianta, tenuto alla luce
In conclusione, le piante respirano sia di giorno sia di notte.
La fotosintesi è diversa dalla respirazione, è un fenomeno complementare nel senso che produce
ossigeno a spese della CO2.

Fase 7 Lezione di riepilogo: 1,5 h
la fotosintesi produce...
La respirazione produce...
I due processi sono complementari; nelle piante avvengono entrambi, negli animali e funghi solo la
respirazione
La respirazione polmonare e rapporto con la respirazione cellulare
La nutrizione e rapporto con respirazione cellulare
Lo scambio dei gas nelle piante: gli stomi


Fase 8 Laboratorio 1 ora, da fare solo se si è in linea con la programmazione e non ci sono
attività di recupero
Galleggiamento delle foglie
Preparare una soluzione contenente 2% (g/100ml) Sodio Bicarbonato in acqua distillata. Alla soluzione
vanno aggiunti 500μl di detergente diluito per ogni 50ml di soluzione.
Produrre almeno 30 dischetti di foglie di spinacio utilizzando le foglie fornite e la macchinetta per fare i buchi. Evitate le nervature principali quando tagliate i dischetti.
Il sodio carbonato riempie gli spazi adibiti agli scambi gassosi negli stomi e le foglie affondano
In presenza di luce, si ha produzione di ossigeno e le foglie galleggiano
Spegnendo la luce, l'ossigeno resta ma osserviamo che le foglie vanno a fondo, quindi qualcosa ha "consumato" l'ossigeno.
Sta avvenendo la respirazione, che brucia ossigeno
Come facciamo a sapere che sta avvenendo la respirazione?
Si sta bruciando zucchero e soprattutto producendo anidride carbonica
La respirazione avveniva anche durante la fotosintesi
1 mettiamo i dischetti di foglia in un piccolo volume di acqua all'interno di un sensore di Clark e ci mettiamo dentro anche un pHmetro. Il sensore di Clark misura l'ossigeno, il pHmetro la CO2. La
CO2 emessa alla luce deve essere il prodotto della respirazione. 2 usiamo al posto dei nostri simpatici dischetti di spinacio delle foglie di elodea, una pianta acquatica. Oltre all'acqua metteremo una bassa concentrazione di colorante che vira al cambiare del pH. Questo ci consentirebbe di misurare fotosintesi e respirazione contemporaneamente, visto che elodea stando bene in acqua resiste
di più e ci permette di portare avanti l'esperimento per più tempo. E visto anche che elodea è meno sensibile alla schermatura dello spettro prodotta dal colorante in acqua.
Lavoro con excel
Quante foglie salgono nel tempo? E se aumentiamo la luce?
Attività di gruppo
Tempi 1 ora

Fase 9 e 10 Recupero: (1h)
Relazioni di laboratorio sugli esperimenti
Verifica sommativa (1h) che ripercorra gli esperimenti effettuati e i concetti coinvolti
MODALITA' DI MONITORAGGIO E VERIFICA: verifica in itinere, giudizio sulla
conduzione degli esperimenti, verifica finale
Ex ante: per la valutazione iniziale si considererà il test di ingresso realizzato attraverso la somministrazione di una scheda apposita. Si valuteranno le preconoscenze e le conoscenze alternative/misconoscenze in modo da poter aggiustare 'il tiro' e incanalare le attività sul binario corretto per approfondire i nuovi concetti.
In itinere: osservazione dell'attività laboratoriale e valutazione del gruppo dall'analisi delle risposte della scheda. Richiesta di tenere un diario di bordo su cui riportare riflessioni personali.
Post: per la valutazione finale verrà richiesta una relazione individuale sull'esperienza di laboratorio e sulle riflessioni che l'alunno ha maturato durante il percorso fatto anche riprendendole dal diario di bordo ( quali conoscenze 'nuove' ha acquisito, o quali concetti ha consolidato, quali criticità, difficoltà personali o relazionali ha incontrato durante l'attività, ha proposto nuove esperienze da
realizzare, ecc.). Verifica sommativa finale


Link tic
http://blog.edidablog.it/edidablog/gsq/files/2011/04/verifica_fotosintesi.html

http://questionedelladecisione.blogspot.it/2013/02/la-fotosintesi-due-animazioni.html

http://tana.francibb.it/2013/02/la-fotosintesi-clorofilliana/

http://www.giochigrandi.com/photosynthesis-respiration-game.html

http://www.pascolisanremo.net/isola/gioco/fotosint/Fotclor.htm

http://tana.francibb.it/2013/02/la-fotosintesi-clorofilliana/