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Giuseppa MauroIrene Mongiovì
Storie di bambiniche incontrano la Scienza
L’educazione scientificanella scuola dell’infanzia, elementare e media
Prefazione diRita Coscarella
Copyright © MMXVAracne editrice int.le S.r.l.
via Quarto Negroni, 1500040 Ariccia (RM)
(06) 93781065
isbn 978-88-548-8033-7
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I edizione: febbraio 2015
Ai nostri figlie ai nostri nipoti
La sapienza è figliola della sperienzia
Leonardo da Vinci
Indice
13 Prefazione
15 Introduzione
17 Capitolo I Il progetto
21 Capitolo II La metodologia seguita
2.1. Il percorso, 21 – 2.2. Il laboratorio, 23 – 2.3. Il linguaggio, 24 – 2.4. La relazione di laboratorio, 26 – 2.5. Lo strumento virtuale, 28 – 2.6. Veri-fica e valutazione, 29
31 Capitolo III L’atteggiamento scientifico
3.1. Il metodo scientifico, 31 – 3.2. Osservazione, 33 – 3.3. Classificazio-ne, 33 – 3.4. Comparazione, 34 – 3.5. Misurazione, 34 – 3.5.1. Grandezze e unità di misura, 35 – 3.5.2. Misure, 38 – 3.5.3. Proprietà degli strumenti di misura, 38
41 Capitolo IV Scuola dell’infanzia
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45 Capitolo V Attività svolte nella scuola dell’infanzia
5.1. Osservazione, 45 – 5.2. Colore, 46 – 5.3. Forma geometrica, 47– 5.4. Materiali, 50 – 5.5. Proprietà dei materiali, 51 – 5.5.1. Liscio Ruvido, 52 – 5.5.2. Morbido Duro, 53 – 5.5.3. Sottile Spesso, 54 – 5.5.4. Fragi-le Resistente, 54 – 5.5.5. Lucido Opaco, 55 – 5.5.6. Trasparente Opaco,56 – 5.5.7. Elastico Non elastico, 58 – 5.6. Metalli, 58 – 5.6.1. Magneti-co Non magnetico, 60 – 5.7. Classificazione, 63 – 5.8. Comparazione, 66– 5.9. Galleggiamento, 68 – 5.10. Il gioco delle mani (calore), 69 – 5.11. Il gioco degli opposti, 70
71 Capitolo VI Scuola elementare
77 Capitolo VII Scuola media
79 Capitolo VIII Proprietà dei materiali
8.1. Comportamento alla luce, 79 – 8.2. Sapore, 82 – 8.3. Odore, 82 – 8.4. Rumore, 83 – 8.4.1. Il gioco delle scatole, 83 – 8.5. Proprietà riconoscibili con il tatto, 85 – 8.6. Stato di aggregazione, 86 – 8.6.1. Stato solido, 86 –8.6.2. Stato liquido, 87 – 8.6.3. Stato aeriforme, 89 – 8.6.4. Passaggi di sta-to, 89 – 8.7. Magnetismo, 90 – 8.8. Elasticità e plasticità, 92 – 8.8.1. Veri-fica della Legge di Hook, 92 – 8.9. Viscosità, 93 – 8.9.1. Gara di velocità tra liquidi, 93 – 8.9.2. Velocità di caduta in liquidi diversi, 95 – 8.9.3. Li-quido non newtoniano, 97 – 8.10. Densità, 99 – 8.10.1. Confronto tra og-getti di materiali diversi con massa uguale, 99 – 8.10.2. Confronto tra og-getti di materiali diversi con volume uguale, 100 – 8.10.3. Confronto tra oggetti dello stesso materiale con massa e volume diversi, 102 – 8.10.4. Determinazione della densità del vetro, 103 – 8.10.5. Galleggiamento di solidi sull’acqua, 103 – 8.10.6. Galleggiamento di liquidi, 104 – 8.10.7. La sfera ballerina, 106 – 8.11. Polarità, 108 – 8.11.1. Costruzione di un elet-troscopio, 109 – 8.12. Capillarità, 109 – 8.12.1. Piante colorate, 110 – 8.12.2. Fiori di carta che sbocciano, 110 – 8.13. Tensione superficiale, 111– 8.13.1. Spilli sull’acqua, 112 – 8.13.2. Acqua trattenuta dall’acqua, 113 –8.13.3. Tensioattivi e loro effetti, 113 – 8.14. Permeabilità, 114 - 8.15. Conducibilità termica, 114 – 8.16. Conducibilità elettrica, 115 – 8.17. Ca-lore specifico, 115
10 Indice
117 Capitolo IX Proprietà degli oggetti
9.1. Forma geometrica, 117 – 9.2. Lunghezza, 118 – 9.2.1. Costruzione del metro, 120 – 9.2.2. Misura dell’altezza di tutti gli scolari della quarta ele-mentare, 120 – 9.2.3. Il valore di una misura, 123 – 9.3. Area, 125 – 9.4.Volume, 125 – 9.4.1. Misura del volume di liquidi, 126 – 9.4.2. Misura del volume di solidi irregolari, 128 – 9.4.3. Il volume si conserva?, 132 – 9.5. Massa, 134 – 9.5.1. Misura della massa di tutti gli scolari della quarta ele-mentare, 135 – 9.5.2. Come pesare una quantità definita di sostanza, 136 – 9.5.3. La massa si conserva?, 138 – 9.6. Peso, 138 – 9.6.1. Spinta di Ar-chimede, 139 – 9.6.2. Sub che galleggia e affonda, 140 – 9.7. Temperatura, 142 – 9.7.1 Punto di ebollizione, 143 – 9.8. Calore, 143 – 9.8.1. Riscalda-mento di due volumi diversi d’acqua, 144 – 9.9.2. Raffreddamento di due volumi diversi d’acqua, 145 – 9.8.3. Equilibrio termico, 145
147 Capitolo X Miscugli e metodi di separazione
10.1. Miscugli, 147 – 10.2. Soluzioni, 148 – 10.2.1. Prove di miscibilità, 149 – 10.2.2. Saturazione, 150 – 10.2.3. Velocità di solubilizzazione, 151– 10.2.4. Concentrazione, 152 – 10.3. Separazione dei componenti dei mi-scugli, 155 – 10.3.1. Separazione mediante calamita, 157 – 10.3.2. Filtra-zione, 157 – 10.3.3. Evaporazione, 158 – 10.3.4. Distillazione, 160 – 10.3.5. Adsorbimento, 161 – 10.3.6. Cromatografia, 162 – 10.3.7. Estra-zione, 164 – 10.3.8. Centrifugazione, 164 – 10.3.9. Decantazione, 165 – 10.3.10. Flottazione, 165
167 Capitolo XI Chimica
11.1. La chimica alle elementari, 167 – 11.2. Sistema e interazione, 167 –11.3. Atomi e molecole, 168 – 11.4. Sostanza, 170 – 11.5. Reazioni chimi-che, 172 – 11.5.1. Ossidazione di una mela, 173 – 11.5.2. Ossidazione del ferro, 174 – 11.5.3. Combustione, 175 – 11.5.4. Decalcificazione di un gu-scio d’uovo, 176 – 11.5.5. Lucidatura delle monetine di rame, 1 77 – 11.5.6. Come gonfiare un palloncino, 177 – 11.5.7. Preparazione della plastica con il latte, 178 – 11.5.8. Ricerca dell’amido negli alimenti, 178 – 11.5.9. Pre-parazione di acqua frizzante, 178 – 11.6. Legge di conservazione della massa, 180 – 11.7. pH, 181 – 11.7.1. Indicatori di pH, 182 – 11.7.2. Prepa-razione di indicatori, 184 – 11.7.3. Variazione del pH con la concentrazio-ne, 185 – 11.8. Osmosi, 186
Indice 11
191 Appendici
191 1.“Experimenta”“Lingua–Chimica”
205 3. Deduzione–Induzione 209 4. Soluzioni 213 5. Approfondimenti su alcune grandezze 225 6. Multipli e sottomultipli delle unità di misura 227 7. Unità di misura particolari 237 8. Errore nella misura 241 9. Cenni di matematica 245 10. Breve storia del Sistema Internazionale e del Siste- ma Metrico Decimale 251 11. Grafici 257 12. Scheda di laboratorio 259 13. Materiale per laboratorio 263 14. Norme di sicurezza per le sostanze chimiche
267 Bibliografia
269 Sitografia
271 Ringraziamenti
12 Indice
199 2. Sperimentazione
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Prefazione
Quando frequentavo la scuola media la matematica e le scienze mi apparivano materie oscure e incomprensibili: non riuscivo a collegare i concetti con la vita reale.
Ricordo il titolo del testo di scienze naturali: “Osserva, sperimenta e impara”. Sulla copertina appariva una lente di ingrandimento enor-me che faceva sognare e immaginare aule attrezzate di laboratorio ric-che di strumenti.
In realtà la sperimentazione in classe era relegata a piccoli esperi-menti svolti spesso durante l’ultimo quarto d’ora di lezione e le lezioni erano cariche di contenuti nozionistici di cui oggi non ricordo nulla.
Mi è rimasto il rammarico di avere perso un’occasione: quella di comprendere i fondamenti delle discipline scientifiche: ci sono voluti anni per ricucire nella mia mente la trama tra discipline umanistiche e scientifiche
Per questo motivo il progetto “Educazione scientifica nella scuola di base” mi ha subito entusiasmato e ne sono stata una sostenitrice ap-passionata.
L’idea di fondo del progetto era chiara: sollecitare la curiosità, la motivazione, il desiderio di imparare dell’alunno attraverso l’esperienza. Solo in questo modo i concetti vengono appresi in modo permanente.
Infatti argomenti come la grandezza fisica, il galleggiamento, la vi-scosità, la densità possono risultare astratti se non sono accompagnati da un’attività in cui l’alunno a qualsiasi età diventa protagonista e co-struttore di conoscenza.
Se gli alunni vengono guidati a osservare, confrontare, ordinare, verificare, elaborare ipotesi, ecc. l’apprendimento diventa realmente significativo.
14 Prefazione
Così l’esperienza, accompagnata dal dialogo con il docente e con la classe, diventa anche un mezzo per riflettere sul linguaggio, per usare un linguaggio sempre più preciso e idoneo: il linguaggio non è più uno strumento passivo legato prevalentemente alla trasmissione di nozioni astratte ma serve all’alunno per costruire la propria conoscenza.
Ringrazio l’AIC per avermi coinvolto in questa sperimentazione, per avere portato a termine l’iniziativa con professionalità.
I frutti del loro lavoro li troviamo nelle pagine di questo libro. Un grazie di cuore alle professoresse Giuseppa Mauro e Irene
Mongiovì che hanno condotto il lavoro con generosità, impegno e passione.
Rita Coscarella
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Introduzione
Questo libro contiene la descrizione della metodologia didattica se-guita nell’attuazione di un progetto di educazione scientifica, il reso-conto (tratto dal diario giornaliero delle docenti) delle attività realizza-te dai bambini e dai ragazzi e le loro osservazioni ed è rivolto ai do-centi della scuola dell’infanzia, elementare (oggi primaria) e media (oggi secondaria di primo grado) che ritengono fondamentale seguire un approccio didattico che solleciti la curiosità, la creatività e la parte-cipazione attiva degli alunni e vogliono attivarsi nel processo di co-struzione delle strutture mentali dei giovani studenti e favorire lo svi-luppo dell’espressione linguistica. Gli esperimenti, che mirano a co-struire concetti scientifici di base, sono stati svolti in funzione dell’età degli alunni e sono raggruppati per argomento. Il libro è corredato in appendice da approfondimenti.
È stata una bellissima esperienza che per Giuseppa Mauro è partita dalla scuola dell’infanzia e per Irene Mongiovì dalla prima elementa-re. Nella stesura del libro Giuseppa Mauro ha curato la parte generale, quella relativa all’infanzia e le appendici, Irene Mongiovì la parte rela-tiva alla scuola elementare e media e l’appendice sulla sicurezza.
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Capitolo I
Il progetto
La scuola è il luogo in cui le giovani generazioni apprendono e si formano perché gli alunni cittadini sappiano leggere il loro tempo e partecipino più consapevolmente agli eventi che accompagnano l’arco della vita. Si sente da più parti l’urgenza di cambiare il sistema educa-tivo specie quello delle discipline scientifiche sperimentali. È necessa-rio abbandonare il nozionismo e il formalismo per fare posto all’attività di laboratorio e a un approccio critico.
Negli anni, da docenti della scuola secondaria di secondo grado, avevamo osservato che larga percentuale degli alunni non aveva ac-quisito alcune conoscenze scientifiche di base, non possedeva abilità manuale nell’attività di laboratorio, non faceva uso corretto dei più comuni strumenti di misura, mostrava difficoltà nell’espressione lin-guistica scritta e orale e nell’organizzazione dei concetti. Queste ca-renze derivano da lacune che si sono accumulate negli anni e con il nostro progetto “L’Educazione Scientifica nella Scuola dell’Infanzia, Elementare e Media”, pensato da Giuseppa Mauro e promosso dalla AIC, Associazione Insegnanti Chimici (v. App. 1), precedendo le Isti-tuzioni, abbiamo voluto dare un contributo a un diverso percorso di didattica.
Questo percorso si realizza mediante un processo di insegnamento–apprendimento non nozionistico al quale le scienze sperimentali, con il loro portato di operatività, danno un contributo significativo. Della scuola nozionistica fondata sull’informazione l’alunno ricorderà molto poco negli anni, mentre rimarrà in lui il segno di quanto ha appreso at-traverso i concetti da lui stesso costruiti e le conoscenze, divenute poi
competenze e abilità, nel tempo, gli permetteranno di comprendere fe-nomeni sempre più complessi.
Il progetto inizia a essere realizzato 1999. e-
ino al compimento del ciclo della scuola elementare (con lavoro volontario) e gli stessi alunni della scuola media per tutti e tre gli anni scolastici.
La formazione di base degli alunni è determinante nel corso degli studi. Della formazione di base è parte essenziale, a nostro parere, la formazione scientifica che non è fine a se stessa, ma è un atteggiamen-to mentale di tutte le discipline e nei suoi atti quotidiani.
La conoscenza favorisce e stimola lo sviluppo sociale e il progresso fica accelera tale processo perché
la ricerca scientifica e la tecnologia procedono sempre a grandi tappe. Viviamo in una epoca caratterizzata da ritmi sempre più incalzanti
a-le. Le conoscenze valide oggi nel volgere di pochi anni potrebbero es-
operatore non il possesso di una determinata tecnica, ma le abilità cul-turale e intellettuale di assimilare le nuove tecniche che via via gli si presenteranno nella sua vita professionale. Ci si chiede allora: in che modo preparare menti capaci di accogliere il nuovo che avanza?
o la risposta adeguata, ma se sapremo sollecitare le menti dei nostri giovani studenti verso traguardi mentali sempre più elevati e abilità operative crescenti, allo-ra ecco la risposta.
Il riflesso sociale delle scienze oggi è più incisivo e più significati-vo che nel passato. La costante e rapida evoluzione nei settori scienti-fici e tecnologici coinvolge se . Un tempo la scienza e la tecnologia si sviluppavano quasi in modo indi-
come un ricercatore
greco téchne arte, mestiere, pratica) era il settore che si occupava dei nza è
divenuta più tecnologica e la tecnologia più scientifica. Lo scienziato lavora pensando che la sua ricerca contribuirà anche alla soluzione di problemi sociali. Nel XIX secolo si consolidò una stretta unione tra
18 Storie di bambini che incontrano la Scienza
Cap. I Il progetto 19
questi due settori della ricerca. La seconda rivoluzione industriale in-fatti si avvalse in maniera decisiva del contributo della scienza e delle sue applicazioni tecnologiche.
La promozione e la diffusione della cultura scientifica sono tra i principali obiettivi del Consiglio Europeo di Lisbona dell’anno 2000. Questi, fra l’altro, mirano a migliorare la qualità dell'offerta di istru-zione e di formazione e riguardano anche “lo sviluppo di competenze trasversali di base in materia di […] cultura scientifica e tecnologica”.
Lucio Lombardo Radice, insigne matematico e pedagogista, affer-mava: «La conoscenza scientifica fa vedere ciò che gli occhi non ve-dono».
Figura 1 Bambini della scuola dell’infanzia sperimentano su colore e forma
Condividendo questa affermazione, abbiamo realizzato il nostro progetto che ha tra gli obiettivi la valorizzazione della cultura scienti-fica, l’interazione fra la cultura scientifica e la cultura umanistica (v. App. 2) e fra i saperi.
Il progetto si è articolato in trenta ore annuali. Gli incontri avevano la durata di due ore e di un’ora e trenta minuti per i più piccoli, una volta alla settimana. Il progetto è iniziato nello stesso anno scolastico
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in due corsi della stessa scuola e in uno dei due dalla scuola dell’infanzia.
Per realizzare questo progetto abbiamo chiesto la partecipazione delle docenti della scuola dell’infanzia e dei docenti curricolari di di-scipline scientifiche sia perché gli alunni fossero sempre in presenza della figura docente a loro familiare, sia perché riteniamo significativo che gli insegnanti esterno e curricolare collaborino per conseguire ri-sultati più proficui. La copresenza inoltre offre al docente curricolare l’opportunità di arricchire e aggiornare le sue conoscenze scientifiche e il suo approccio didattico mediante la pratica di laboratorio e una di-versa metodologia didattica.
Il progetto negli anni successivi è stato realizzato in altre scuole.
