il fenomeno fisico del calore

Percorso didattico «Il fenomeno fisico del calore»

Candidata: Valeria Antonia Iacopino (matr. n. 152049)

Patrizia Pezzullo (matr. n. 151463)

DIPARTIMENTO DI STUDI UMANISTICI

Corso di Laurea Magistrale in

Scienze della Formazione Primaria

«I concetti della fisica sono libere creazioni della menteumana e non sono, comunque possa sembrare, unicamentedeterminati dal mondo esterno»

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(Albert Einstein)

Fisica: scienza della natura

Obiettivo di studio: elementi

naturali da descrivere e quantificare

al fine di conoscere il mondo reale

ed individuarne le leggi.

Legge fisica: generalizzazione di un

certo fenomeno in quanto

espressione di una regolarità

rappresentata con il linguaggio

matematico.

L’indagine della Fisica: il metodo sperimentale

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Osservazione

Ipotesi

Verifica

Non conferma Conferma

Riproducibilità

dei risultati

Principio/Legge

Nuovo orizzonte

esperienziale

La Fisica nell’ordine di scuola

primaria

Fondamenta della costruzione del

quadro culturale scientifico

Sviluppo del pensiero razionale al

fine di discutere le cose del mondo

La Fisica nell’ordine di scuola

primaria

Didattica laboratoriale: non solo in

uno «spazio attrezzato» ma in un

contesto educativo promotore di

apprendimento significativo.

Metacognizione/Competenza

chiave:

«Imparare ad imparare»

Esperimento di Fisica: processo della didattica

laboratoriale

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Dimostrativo

Standardizzato

Tradotto in

esperienza

Riproducibilità

dei risultati

Principio/Legge

Chiuso all’imprevisto

Non conferma

dei risultati

Nuovo orizzonte

esperienziale

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Proposta di esperimento: il fenomeno fisico del CALORE

Contratto formativo

Enunciazione dell’argomento da

indagare

«Impariamo ad esplorare il

mondo»

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Analisi di contesto

Istituto Comprensivo - CLASSE II scuola Primaria –

n. 18 alunni di cui n. 1 in condizione di grave

disabilità con B.E.S. (art. 3, c. 3, L. n. 104/1992)

funzionante a tempo ordinario (n. 27 ore settimanali),

con l’assegnazione di n. 2 docenti curricolari, n. 1

docente di sostegno, n. 1 di religione cattolica. I

QUADRIMESTRE – PERIODO INTERMEDIO (

Novembre- Dicembre)

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Valutazione diagnostica/Prerequisiti

Conoscere alcune proprietà degli oggetti rilevabili attraverso i cinque sensi;

Classificare i materiali in base ad alcune proprietà;

Osservare alcuni fenomeni e cercare una spiegazione.

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Abilità cognitive

Osservare, descrivere, raccogliere e selezionare dati;

Sintetizzare ed astrarre, distinguere, classificare e confrontare proprietà,

oggetti ed eventi, individuandone la regolarità;

Manipolare, utilizzare modelli e strumenti;

Formulare ipotesi e discutere in gruppo su problemi e questioni specifiche al

fine

di potenziare le abilità di comunicazione ed argomentazione.

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Obiettivi di apprendimento

OBIETTIVI SPECIFICI:

Il significato di calore;

Il confronto tra caldo e freddo,

Il calore e la temperatura;

La dilatazione termica;

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Obiettivi di apprendimento

OBIETTIVI FORMATIVI:

Incentivare negli alunni la voglia di apprendere e sviluppare il pensiero

divergente;

Permettere ad ogni bambino di sviluppare le proprie potenzialità e di esprimersi

mediante una pluralità di linguaggi;

Incentivare gli alunni nell’utilizzo degli strumenti e i materiali da usare negli

esperimenti, rafforzando la loro autostima e il loro senso di autonomia;

Comprendere l’importanza di un approccio sperimentale per la conoscenza del

mondo naturale e dell’ambiente e cogliere il valore formativo della fisica.

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Raccordi interdisciplinari

Italiano: Testo descrittivo;

Matematica: i connettivi logici;

Tecnologia: utilizzo in sicurezza di materiali combustibili;

Arte e immagine: utilizzo di vari materiali pittorici (acrilici, tempera, gessetti).

Lingua inglese: le espressioni che indicano caldo (“hot”) e freddo (“cold”).

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metodologia

Metodo operativo:

il laboratorio/Problem solving

Brain storming

Cooperative learning

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Soluzioni organizzative

Tempi: n. 4 incontri da n. 2 ore ciascuna (mesi novembre/dicembre 2014);

Spazi: aula, aula multimediale, laboratorio scientifico, palestra, spazi interni ed

esterni alla scuola;

Strumenti: mediatori didattici, analogici, attivi iconici;

Materiali: materiali di facile consumo (carta, cartoncini, carta da imballaggio,

acrilici, tempere, gessetti, etc.) e materiali strutturati per gli esperimenti

(palloncino, pentolino, bottiglia, bicchiere, spago, etc.)

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ambiente di apprendimento

L’insegnante deve:

dare fiducia e responsabilizzare i propri alunni, facilitando la lezione della

disciplina fisica, partendo dalla realtà che circonda i ragazzi;

stimolare la collaborazione e la discussione con momenti di crescita del singolo

e del gruppo, promuovendo con i lavori di gruppo la collaborazione tra alunni e

tra alunni e insegnante, affidando loro dei ruoli ben precisi, permettendo loro di

utilizzare strumenti e materiali, rafforzando le idee native, la loro autostima e il

loro senso di autonomia;

sviluppare competenze comunicative, logiche ed operative attraverso una

progressiva evoluzione dei processi cognitivi, affettivi e di socializzazione.

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Indicazioni nazionali

“promuovere nei fanciulli e nelle fanciulle l’acquisizione di tutti i tipi di linguaggio

e un primo livello di padronanza delle conoscenze e delle abilità, comprese quelle

metodologiche e di indagine, indispensabili alla comprensione intersoggettiva del

mondo umano, naturale e artificiale nel quale si vive”

“l’esperienza è l’abbrivio di ogni conoscenza. Non è possibile giungere ad una

conoscenza formale che rifletta astrattamente sui caratteri logici di se stessa senza

passare da una conoscenza che scaturisca da una continua negoziazione operativa

con l’esperienza. La scuola Primaria è il luogo in cui ci si abitua a radicare le

conoscenze (sapere) sulle esperienze (il fare e l’agire), a integrare con

sistematicità le due dimensioni”

ESPERIENZA CONCRETA DEL LABORATORIO

Rappresentazione iconografica al fine di

approcciare l’esperienza concreta di

percezione del calore.

Esperimento: il fenomeno fisico del CALORE

ESPERIENZA CONCRETA DEL LABORATORIO

Step 1: “Disegniamo il calore”:Gli alunni si cimentano nella realizzazione di disegni spontanei

relativi al calore con colori a tempera e pennelli. Non viene data

loro alcuna indicazione o suggerimento al fine di raccogliere primi e

semplici dati sulle loro preconoscenze su cui successivamente

innestare nuove e precise informazioni scientifiche.


OSSERVAZIONE RIFLESSIVA DEL LABORATORIO

Prima verbalizzazione mediante il brainstorming.

Step 2: Brain storming (Fase motivazionale):Si procede, ancora, con la distribuzione di un cartoncino bianco

dove ogni alunno, entro un minuto, deve scrivere una parola che

esprima il concetto di “calore”. In tal guisa, si passa alla fase

motivazionale del brainstorming e, dunque, dopo aver richiesto agli

alunni di ruotare i cartoncini ed aver specificato la richiesta di

mantenere il massimo silenzio, si specifica che in ogni cartoncino

ogni bambino dovrà rappresentare la propria idea liberamente

espressa e trascritta. Infine, si conclude con la realizzazione di un

cartellone ove si collocano tutti i disegni degli alunni in ordine

casuale, assicurando il più assoluto anonimato di ciascuno al fine di

tutelare l’autostima di tutti i discenti.


OSSERVAZIONE RIFLESSIVA DEL LABORATORIO

Step 2: Brain storming (Fase motivazionale):


CONCETTUALIZZAZIONE ASTRATTA DEL

LABORATORIO

Conversazione-discussione o fase di problem solving o metodo della

riscoperta, nella quale gli alunni sono guidati in un’operazione che consiste

nella ricerca delle regole con le quali affrontare e risolvere una situazione

problematica di tipo cognitivo, confrontandosi in ambienti interattivi.

Step 3: “Quali sorgenti di calore conosciamo?” (Problem solving):


Gli alunni ricercano fra le parole da loro elencate quelle

direttamente riferibili ad elementi presenti in natura. Tra le

stesse riconoscono, agevolmente, il sole, il mare, il fuoco, le

stelle, la luce, il calore della terra. In seguito, si effettua un

esperimento sulle sorgenti di calore artificiale come il

termosifone, collocando un bicchiere di acqua ( a

temperatura ambiente) sullo stesso. I bambini notano che il

bicchiere si riscalda emanando vapore e lo rappresentano.


LABORATORIO

Step 3: “Quali sorgenti di calore conosciamo?” (Problem

solving):



LABORATORIO

Step 4: “Pensa, discuti in coppia e condividi” (Struttura

cooperativa):


Gli alunni, già suddivisi in banchi da n. 2 posti, formano coppie

elettive – in quanto hanno potuto scegliere, preventivamente, i

rispettivi compagni di banco – e devono, su indicazione del docente,

confrontare, solo oralmente, le proprie opinioni su quanto appena

sperimentato.


LABORATORIO

Step 4: “Pensa, discuti in coppia e condividi” (Struttura

cooperativa):


“L’acqua

prima era

fredda adesso

è calda “

“Il termosifone

ha riscaldato

l’acqua del

bicchiere ed

emana calore!”

“E’ cambiata la

temperatura

come quando

abbiamo la

febbre!”

“Sembra il pentolino

del tè che mi prepara

la mamma!”

“Il bicchiere

è caldo ma

per misurare

la

temperatura

ci vuole il

termometro!”


LABORATORIO

Step 5: Calore e temperatura?Dalle riflessioni degli alunni emerge che il calore e la temperatura

sono due cose diverse. Il calore è energia termica in transito che si

trasmette da un oggetto all’altro, dal più caldo (termosifone) al più

freddo (bicchiere di acqua), aumentando l’agitazione termica delle

molecole dell’acqua. (L'acqua contenuta nel bicchiere, per effetto

del calore, è evaporata, cioè si è trasformata in minuscole, invisibili

goccioline di vapore acqueo che si sono mescolate con l'aria e sono

«volate via»).

I bambini toccando il bicchiere hanno costatato che l’oggetto è

diventato caldo, si è verificato un cambiamento di temperatura.

La temperatura è una proprietà degli oggetti , effetto del variare

delle energie cinetiche delle molecole se sottoposte a una fonte di

calore. Le nostre mani non riescono in modo preciso a misurare la

temperatura; pertanto, la temperatura deve essere misurata con il

termometro.



LABORATORIO/

VALUTAZIONE FORMATIVA

Step 6: “Molecole in movimento” (Problem solving e

Gruppi motori cooperativi):Per procedere nel percorso è necessario tornare un po’ indietro nel

tempo e recuperare le conoscenze sugli stati dell’acqua (studiati in

precedenza) attraverso un questionario e poi ricordati alla lavagna.



LABORATORIO/



Gruppi motori cooperativi):

Gli alunni riflettono su una rappresentazione delle molecole

dell’acqua e delle altre sostanze vicina ai loro vissuti e, dopo la

spiegazione della docente, hanno una bellissima idea…

Le molecole dei solidi che stanno ferme e vicine vengono

rappresentate come loro stessi in cerchio…mano nella mano!!!


“Siamo un

corpo unico!”


LABORATORIO/





Le molecole dei liquidi che si muovono… vengono rappresentate

come loro stessi in fila per due perché

“I liquidi non sono come

un corpo unico…

Mettiamoci in fila per due

come all’uscita da

scuola!”


LABORATORIO/





Le molecole dei gas vengono rappresentate come loro stessi in

posizione libera… come tante particelle disperse e chiedono di

uscire nel corridoio… per sparpagliarsi in tutte le direzioni..

“I gas vanno di qua e di

là… Sparpagliamoci nel

corridoio!”

SPERIMENTAZIONE ATTIVA DEL LABORATORIO/

VALUTAZIONE SOMMATIVA

Verifica dei risultati raggiunti mediante la

verbalizzazione delle conclusioni.

Step 7: “I corpi si dilatano” (Problem solving):


Tornando indietro nel percorso, i bambini osservano che se i gas “vanno

di qua e di là” creano movimento per il calore…

“L’acqua del

bicchiere si

muoveva perché

bolliva!”

“Quando la

mamma cucina

la pasta, l’acqua

bolle!”

“Quando l’acqua

bolle anche il

coperchio della

pentola si

muove!”



Step 7: “I corpi si dilatano e si contraggono” (Problem

solving):Gli alunni vengono coinvolti nella realizzazione dell’esperimento

principale sulla dilatazione termica “Il palloncino che si gonfia con

il calore”… Il palloncino viene infilato sull’apertura di una bottiglia

vuota ed è, ovviamente, sgonfio. Viene legato intorno alla bottiglia

con uno spago in modo da ottenere una chiusura ermetica.

Riscaldando la bottiglia, il palloncino si gonfia (in quanto, per

effetto della dilatazione termica, l’aria della bottiglia è aumentata

di volume ed ha riempito il palloncino). Successivamente la bottiglia

viene immersa in un secchio di acqua fredda: dopo un po’ il

palloncino si sgonfia (l’aria della bottiglia che si è raffreddata, si

contrae).




Step 7: “I corpi si dilatano” (Problem solving):


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CONCLUSIONI degli alunni

“Il calore

dell’acqua ha

riscaldato l’aria

dentro il

palloncino!”

“Se i gas vanno

di qua e di là

con il calore,

anche l’aria è un

gas e si muove!”

“Il palloncino con

il calore si è prima

allargato, cioè si è

dilatato e poi si è

sgonfiato!”

“L’aria riscaldata

del palloncino lo

ha gonfiato e poi

sgonfiato!”

“Il calore ha

cambiato la

forma del

palloncino che

prima si gonfia

e poi si

sgonfia!”

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Siamo giunti alla fine di tale percorso di didattica della fisica piuttosto

impegnativo ma, nel contempo, entusiasmante e coinvolgente.

La presente disamina testimonia il lavoro svolto attraverso una serie di

punti focali, in quanto è impossibile riportare, letteralmente, tutte le

osservazioni esposte dagli alunni, la totalità delle loro discussioni, le loro

varie conversazioni, ogni attività realizzata (di tipo individuale, collettivo,

cooperativo), così come è difficoltoso riferire lo stupore degli alunni ed il

loro desiderio di conoscere sempre più.


CONCLUSIONI personali

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Lo scibile fisico relativo al fenomeno del calore non è stato

pienamente sondato: per alcune domande che non hanno avuto una

risposta compiutamente esaustiva si apriranno nuovi e significativi

scenari d’apprendimento ai quali sono fiera di aver contribuito.

Realizzando tale percorso ho avuto nuovamente la conferma che i

bambini quando si accostano al mondo naturale manifestano, in

particolare, la volontà di sperimentare per vedere “cosa succede se ….”

Si ringraziano le docenti per i suggerimenti offerti e per la

disponibilità dimostrata in ogni momento e i bambini, che, con il loro

entusiasmo, hanno consentito il superamento di difficoltà oggettive, quali

la mia inesperienza e il mo timore di “non essere abbastanza

interessante” e che mi hanno regalato la consapevolezza e la conferma

del percorso di studi che ho scelto… appassionatamente!


CONCLUSIONI personali

*

«L’apprendimento significativo è alla base

dell’integrazione costruttiva di pensieri, sentimenti e azioni

… Qualsiasi evento educativo rappresenta un’azione

condivisa … tra alunno e docente. Ogni volta che alunno e

docente riescono a concordare e condividere il significato

di un’unità di conoscenza si verifica un apprendimento

significativo».

(J. D. Novak)

il fenomeno fisico del calore

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