Classe II elementare di Caldarola (MC)*

I.C. De Magistris a.s. 2001-2002

Ins. Nazzarena Pesaresi

Tutor Alfredo Tifi

Percorso didattico ne "LE PAROLE DELLA SCIENZA"

PAROLA CHIAVE

P R O P R I E T à

* La classe non ha seguito il progetto precedentemente

Attività di ESPLORAZIONE

I bambini, divisi a coppie, hanno ricevuto gruppi di semi, frutta secca e granaglie diverse, o pasta di diversi tipi (poiché stavano seguendo un progetto sull'alimentazione), con la consegna di formare gruppi di oggetti "uguali" per qualche cosa (per es. colore, dimensione, forma...).

Tutor e insegnante giravano tra i banchi chiedendo ai bambini perché stavano mettendo insieme quei semi. In qualche caso i bambini usavano due criteri ma ne dichiaravano solo uno (es. sceglievano semi piccoli e neri, ma dicevano solo che erano piccoli); in questo caso l'intervento degli adulti era rivolto a far acquisire consapevolezza del doppio criterio, dicendo, per esempio, "sono piccoli e sono anche....?" Dicendo ciò si faceva notare che altri semi piccoli erano contenuti nell'insieme ma che non erano uguali. Si è verificato che i bambini in alcuni casi preferivano adottare il criterio unico, aggiungendo anche semi piccoli e di diversi colori, piuttosto che esprimere la complessità della loro scelta iniziale. I gruppi che sceglievano semi in base a un unico criterio avevano meno problemi a riferirlo, ma a volte in questo caso si doveva dire loro che c'erano altre varietà di semi, rispondenti a quel criterio, che non avevano scelto.
Nella consegna non si è stabilito di raggruppare tutti i semi rispondenti al criterio o ai criteri, anche perché alcune coppie di bambini avevano maggiori quantità di granaglie. Il compito diventa più impegnativo se si richiede di raggruppare tutti gli oggetti che hanno "qualcosa di uguale", anche ai bambini che non lo fanno spontaneamente, e per pretenderlo occorre assegnare un numero inferiore e più possibile eterogeneo di oggetti.

Tutti i gruppi hanno messo i semi scelti in un secondo piattino ed è stato richiesto loro di dire cosa accomunasse tali oggetti, mentre le loro parole sono state trascritte alla lavagna. In alcuni casi avevano scelto semi unicamente in base al colore, in altri in base alle dimensioni simili, in qualche caso in base a due proprietà. Per i bambini è abbastanza difficile isolare il concetto di dimensione da quello di forma.

INVENZIONE del concetto di PROPRIETà

Una volta registrate le caratteristiche alla lavagna hai bambini è stato detto che tutte le caratterisctiche scelte per i loro gruppi, il colore giallo, la forma a punta, la piccola dimensione ecc. sono PROPRIETà.
La scelta di utilizzare semi, nonostante si trattasse di più di venti varietà diverse,  non è stata molto idonea perché molti allievi raggruppavano semplicemente semi della stessa specie, considerandoli "uguali" e senza controllare caratteristiche ben precise.

Coppia	PROPRIETA'	Disegno di
Thomas e Rafis	Semi neri, a goccia e a punta	Carlo e Mattia
Francesco e Stefano	Semi triangolari	Giorgio e Sebastiano
Giorgio e Sebastiano	Semi rotondi	Francesco e Stefano
Sofia ed Elena	Semi stesso colore bianco	Paolo e Amin
Artem	Pasta a righe con il buco gialle	Giovanna e Carlotta
Giovanna e Carlotta	Semi gialli e rotondi	Francesca e Francesca
Paolo e Amin	Pastine piccole e rotonde	Rafis e Thomas
Rabije e Naser	Semi grandi e rotondi	Semir e Ivan
Semir e Ivan	Semi neri e a punta	Rabije e Naser
Carlo e Mattia	Semi neri e rotondi	Artem

Sono stati richiesti poi ai bambini altri esempi di proprietà, riguardanti gli oggetti dell'aula (compresi i due uccellini in gabbia), per fissare meglio il concetto di proprietà.

Infine ogni coppia di bambini ha assegnato il compito a un'altra coppia, situata dalla parte opposta, di disegnare, senza vederli, cinque semi aventi le proprietà da essi cercate. Dopo aver realizzato i disegni, sulla base delle scarne descrizioni fornite, i bambini hanno confrontato il frutto della loro immaginazione con il gruppo di semi dei compagni, e tutti hanno riconosciuto che occorrono parecchie altre proprietà per poter disegnare tali oggetti nel modo giusto.

APPLICAZIONE del concetto di PROPRIETà

PROBLEM SOLVING: Trovare le somiglianze e le differenze nelle proprietà della farina di mais e del sale.

Il dialogo con la classe è stato orientato inizialmente a recuperare il concetto di solido e liquido, come proprietà dei materiali. I bambini hanno risposto abbastanza bene alla mia provocazione consistente nell'affermare che le due polveri sono liquide, in quanto, come ho mostrato loro, si versano nei bicchieri.
Alcuni bambini hanno affermato che il sale e la farina di mais sono solidi perché sono duri, altri che formano un mucchietto, mentre il liquido si spande. Infine un bambino ha rilevato che la farina di mais (che in questo caso era a grana grossa) si ottiene rompendo chicchi di mais che sono solidi.

E' nato un contraddittorio perché, mentre i bambini descrivevano le differenze tra i due solidi, attribuivano maggiore morbidezza al sale. Un bambino, sostenendo di avere già giocato con tali materiali per via del lavoro del padre, diceva che sarebbe stato in grado di dimostrare che il mais è più duro del sale riconoscendo le due polveri senza guardarle. In effetti Amin ha riconosciuto più volte correttamente le due polveri mediante il tatto, sostenendo la maggiore morbidezza del sale, in conflitto con gli altri bambini che sostenevano che il mais fosse più morbido. In effetti rompere un chicco di mais è più difficile che frantumare un cristallo di sale grosso, come è stato dimostrato praticamente. Ma la consistenza delle due polveri, che ne consentiva il riconoscimento al tatto, era più basata sulla sua "finezza" che non sulla durezza o "morbidezza" e questa differenziazione non è emersa tra i bambini, così come non è stato ritenuto abbastanza rilevante la differenza di odore. Comunque, con spirito costruttivista, il criterio della morbidezza, della maggioranza dei bambini, è stato condiviso e accettato dagli insegnanti, come risulta dal quadro riepilogativo che i bambini hanno costruito al termine dell'esperienza.

Dopo l'esame preliminare delle due polveri i bambini hanno sperimentato la loro capacità di sciogliersi in acqua. Ogni coppia aveva a disposizione due bicchieri trasparenti e incolori con dell'acqua e due mucchietti di povere di sale e di farina e un cucchiaino. Il sale si scioglieva mentre la farina di mais rimaneva solida e andava rapidamente nel fondo del bicchiere, lasciando sopra un liquido giallo e trasparente. Quindi è stato introdotto il termine di soluzione e il criterio della trasparenza del liquido.

Il liquido giallo e l'acqua e sale sono soluzioni. Sono stati richiesti altri esempi: thè, Coca cola, caffè, acqua e cacao, acqua, e zucchero ecc. domandando ogni volta se si trattasse di una soluzione o di una non soluzione. I dubbi sulla trasparenza della  Coca Cola sono stati risolti dal momento che uno dei bambini ne aveva una bottiglia.

Per il concetto di soluzione - non soluzione, a nostro parere gli esempi che si vedono o si sperimentano in classe devono essere chiari miscugli di due materiali, di cui almeno uno liquido. Altrimenti il concetto di soluzione si identifica erroneamente con quello di liquido limpido, e non di miscuglio omogeneo, come dovrebbe. Quello del latte è pertanto un esempio da evitare, finché i bambini non hanno modo di stabilire che tale liquido è formato da  due o più materiali. Il latte può sempre essere classificato come liquido opaco e bianco. Anche l'acqua, finché i bambini non hanno modo di evaporarla e vederne i sali, deve essere descritta come liquido e non come soluzione.

In un esperimento successivo i bambini hanno piegato le carte da filtro "a fisarmonica" e le hanno usate per recuperare la farina di mais filtrandola dalla soluzione gialla. La sequenza fotografica in appendice indica come piegare e adattare il filtro.

disegno di Sebastiano

I bambini hanno detto che la nonsoluzione diventa trasparente perché i granelli solidi non attraversano il filtro.

Appendice: come fare un filtro a pieghe.

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Esperienza: SISTEMA BTB + Candela

7 aprile 01 Classe II A Ins. Governatori 

Ripasso concetti di Interazione – Sistema e Sottosistema. Chiedo quale esperimento hanno svolto recentemente: BTB + respiro con la cannuccia, BTB + alka seltzer. I bambini erano capaci di collegare i tre termini alle esperienze precedenti. Nel caso dell’alka seltzer riportavano una variazione di colori stupefacente: da blu a verde, da verde a arancione e infine da arancione di nuovo a blu-verde. La maestra mi chiedeva se si tratta di un comportamento giustificabile. Lo è perché, una volta smessa la produzione dell’anidride carbonica che provoca il viraggio al giallo, i componenti anti-acido insolubili, sciogliendosi lentamente, riportano alla neutralità la “non soluzione”.

Un bambino ha soffiato nel BTB con la cannuccia e ho verificato che occorreva molto tempo e che la soluzione non diventava gialla, ma solo verde, segno che era troppo basica. Alla classe ho chiesto se c’era interazione (“Siii!”).

Quindi ho preparato altro BTB diluendo con l’acqua distillata e poi acqua di rubinetto fino ad azzurro incipiente. Così i bambini si sono sorpresi nel vedere il BTB giallo. Dopo averlo reso azzurro con la minima acqua di rubinetto, lo stesso bambino di prima ha soffiato su una piccola porzione ottenendo un cambiamento immediato e una colorazione giallastra, con sorpresa dei compagni.

Realizzazione dell’esperienza:

1. Scriviamo gli oggetti del sistema: barattolo, tappo, BTB (blu), candela (accessa)
2. Con gli oggetti separati: Formano il sistema questi oggetti? “No! (qualche sì)”. La maestra dice che gli oggetti devo avere la possibilità di interagire per formare un sistema. poi “deve mettere la candela dentro…”
3. Devo accendere la candela? “Sì…” Allora devo metterla dentro accesa? “Sì”. Devo lasciarlo aperto? “si-no”; allora lasciamolo un po’ aperto, vediamo che succede e poi lo chiudiamo. Questo è un SISTEMA APERTO. C’è interazione? (“si”) e da cosa lo vedete? Quali oggetti interagiscono? “La candela, la fiamma…” Con cosa interagisce la fiamma? “con l’aria… se chiudiamo il barattolo si spegne”. Aspettate a chiudere. Quando abbiamo un sistema aperto significa che entra o esce qualcosa. Cosa esce da qui? “Il fumo” Bene. Come facciamo a non fare uscire il fumo? “Chiuderlo”. OK. Ora abbiamo un SISTEMA CHIUSO: non può uscire né entrare nessun oggetto e nessun materiale, neanche l’aria.
4. Prima dimostrazione. I bambini osservano l’appannamento del vetro e lo spegnersi della candela subitaneo. Una bambina constata che il coperchio scotta. Chiedo a Giammaria di sentire se anche sotto è caldo, ma lui dice che non lo è. Solo dopo un po’ di tempo, quando tutti muovono il BTB, questo si colora di giallo.
5. I bambini iniziano a scrivere le fasi dell’esperienza:

a)      mettere il BTB nel barattolo

b)      accendere la candela e metterla nel barattolo

c)      chiudere il barattolo.

Non riescono ad andare di pari passo. Qualcuno scrive lentamente. Giammaria ha scritto tutto, ma su un'unica frase. Neanche sul numero di fasi c’è accordo.

Poi scrivono le osservazioni. Quando tutti hanno più o meno finito si ripete l’esperimento nelle identiche condizioni, partendo dal barattolo asciutto.

6. Chiedo se c’è stata interazione e perché il BTB è diventato giallo. Giammaria dice “perché si è riscaldato”.
7. Io e la maestra iniziamo a chiedere altre IPOTESI, cioè spiegazioni del cambiamento di colore. Una bambina (Lara) suggerisce “perché è stato mosso”. Come facciamo a verificarlo? Nessuno proponeva di ripetere senza muovere perché non avevano capito che le ipotesi, i loro “perché” sono cose che devono e possono essere verificate. Eravamo entrati in un campo nuovo per i bambini di seconda. Quindi propongo di ripetere l’esperimento senza muovere nulla. Il risultato è che si colora ugualmente, ma in più tempo, quando oramai il coperchio era già freddo.
8. Esclusa l’ipotesi dell’agitazione, prendo in considerazione quella del calore. Dopo aver fatto notare a Giammaria che il fondo del barattolo, a contatto col BTB, è sempre stato freddo, questi dice che l’interazione può essere causata dal calore della parte alta del barattolo.

Escludo quest’ipotesi mostrando che il tappo a vite scaldato con la candela e poi posto sopra al bicchiere col BTB blu non causa alcun cambiamento di colore. Quindi scaldo direttamente il BTB del bicchiere con la candela, ma non si ottiene nessun cambiamento.

9. Modifichiamo la domanda: Che cosa ha interagito col BTB? Non può aver cambiato colore da solo! Attiro l’attenzione sul fumo prodotto dalla candela, meglio visibile quando la si spegne. Manca il collegamento tra la candela e il BTB. Non si capisce se le risposte non arrivano perché è ovvio che sia il fumo a far da tramite o perché i bambini non sanno che pesci prendere.
10. Allora apro un collegamento con esperienze precedenti: cos’altro faceva diventare giallo il BTB? “l’aria con la cannuccia… ho capito, allora è l’aria che lo fa diventare giallo!” Quale aria? Vediamo. Con una pompa faccio gonfiare il palloncino da un bambino e poi gorgoglio l’aria nel BTB: tutti pensano che il colore debba cambiare e qualcuno oltre a pensarlo lo dice, ma non è vero. Nessuna interazione. Ripeto la prova con la mia aria espirata e stavolta il colore cambia. Un bambino (forse Luca) si fa avanti e dice “Ho capito: l’aria del respiro è diversa da quella normale!” Bene. Cosa accade tra aria e polmoni? Perché l’aria che entra è diversa da quella che esce? C’è una…? “interazione!”. Allora perché bisogna aprire le finestre ogni tanto? Cosa succede se non le apriamo mai? “Si finisce l’aria!… muoriamo!…”. E la fiamma cosa fa quando muore? “Si spegne!”. Allora?
11. Un bambino, Luca, dice che ha capito e che vuole fare un esperimento: spiega, mentre tutti lo ascoltano, che vuole mettere il BTB blu dentro il barattolo dopo che la candela si è spenta, nello stesso barattolo dove abbiamo ripetuto l’esperimento. Lo faccio: prendo un po’ di BTB blu e lo metto in un bicchiere trasparente. Apro il barattolo, sfilo il tappo orizzontalmente, per non creare turbolenza, tolgo la candela e infilo il bicchiere dentro richiudendo subito (e incrocio le dita). Qualche bambino dice che “così non ce la può fare…” Dopo un po’, agitando leggermente, il BTB del bicchiere diventa giallo-verde come quello esterno. Qualche bambino sostiene che è l’aria senza ossigeno, consumata, che lo fa diventare giallo. È dunque chiaro che ciò che interagisce con il BTB è l’aria consumata nella combustione e rimasta nel barattolo, o quella prodotta nella respirazione. Dico alla classe: allora se noi ridiamo l’aria con l’ossigeno al BTB giallo esso ridiventerà BLU?
12. Proviamo a soffiare molta aria dal palloncino gonfiato con la pompa sul BTB giallo. Tutti (compresa la maestra) si aspettano che non ci sia alcuna interazione. Invece alla fine del palloncino il colore comincia a virare al verde. Alla fine del secondo palloncino è blu-verde. Con un terzo palloncino il colore diviene identico a quello iniziale, cioè blu. L’ipotesi è quindi verificata. Naturalmente la spiegazione reale è che l’aria “strippa”, cioè trascina l’anidride carbonica disciolta nel BTB giallo, liberandola di nuovo. Per questo l’azione richiede volumi di aria tre volte maggiori dell’aria espirata per ottenere l’effetto opposto. Ma i bambini possono benissimo pensare che l’aria con l’ossigeno fornisce BTB blu, e quella senza ossigeno fornisce BTB giallo. A questo punto il tempo a disposizione è terminato.

Considerazioni finali. Non mi pare che ci siano stati embrioni, in questa classe, per far nascere l’idea che nella “aria consumata” c’è qualcosa in più (CO₂) oltre a qualcosa in meno (O₂), come tutti noi tutor ritenevamo ovvio. Ho presentato l’esperimento sulla reversibilità (da giallo a blu) solo dopo essermi assicurato che nessun bambino riteneva che nell’aria consumata ci fosse qualcosa in più, capace di interagire con il BTB blu. Inoltre è stato ottimale non aver fissato l’attenzione sul fumo (la cosa in più) perché questo, oltre che scorretto, sarebbe stato fuorviante nell’ultimo esperimento: quando ho messo il bicchiere col BTB blu nel barattolo, il fumo non si vedeva e non c’era.

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Esperimento con il BTB blu

   (Classi seconde B – C scuola elementare Appignano)

Materiali : bottiglia, acqua, BTB blu, aceto, bicarbonato, Digerseltz, bicchieri  trasparenti, cannucce, vassoi, cucchiaini.

Prima   fase   o esplorazione:

La maestra e il professor Tifi hanno preparato una soluzione di acqua e BTB blu, poi hanno distribuito a ciascuna coppia di bambini quattro bicchieri con un po’ di quel liquido bluastro; in un altro bicchiere hanno messo un po’ di aceto; sul vassoio, infine, ci hanno dato un po’ di bicarbonato e una bustina di Digerseltz.

Seconda fase:

la maestra e il professor Tifi ci hanno chiesto se riuscivamo a far interagire fra di loro quei materiali.

Noi pensavamo che ci fosse interazione fra i vari materiali, ma non

sapevamo quali cambiamenti ci sarebbero stati.

Terza fase:

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SISTEMA MANO-BICCHIERE DI PLASTICA CON ACQUA

CHE COSA SUCCEDE SE TENIAMO IN MANO UN BICCHIERE DI PLASTICA CON L’ACQUA?

In questo sistema si ha un’ interazione tra la mano e l’acqua contenuta nel bicchiere di plastica.

La mano trasmette calore all’ acqua.

Abbiamo verificato questo fatto misurando la temperatura dell’acqua con il termometro.

Prima l’acqua era alla temperatura di 21°, dopo aver tenuto il bicchiere nelle mani per alcuni minuti l’acqua è salita di 25°.

CONCLUSIONE

In questo sistema le mani donano calore; l’acqua riceve calore e la sua temperatura aumenta.

SE VERSIAMO IN UN BICCHIERE CON DELL’ACQUA ALCUNI CUBETTI DI GHIACCIO, COME VARIA LA TEMPERATURA?

MATERIALE: BICCHIERE DI PLASTICA, TERMOMETRO, CUBETTI DI GHIACCIO

PROCEDIMENTO:

 Abbiamo misurato la temperatura dell’acqua e del ghiaccio ogni minuto, fino alla completa fusione del ghiaccio che è avvenuta dopo 16 minuti.

 REGISTRIAMO I DATI DELLA TEMPERATURA:

 CON I DATI OTTENUTI REALIZZIAMO UN GRAFICO

ESPERIMENTO: IL FERRO FA PASSARE IL CALORE?

Materiale occorrente

SOSTEGNO - FILO DI FERRO - CANDELA - PEZZI DI CERA

PROCEDIMENTO

Abbiamo preso due sostegni ed abbiamo appoggiato su di essi un filo di ferro con dei pezzetti di cera alla distanza  di 2 cm l’uno dall’ altro.

TEMPI DI FUSIONE DELLA CERA:

1ª goccia= 16’’                                      3ª goccia= 70’’

2ªgoccia= 36’’                                     4ª  goccia= 240’’

Che cosa è successo?

Il filo di ferro, a contatto con la fiamma della candela, ha iniziato a riscaldarsi e a scurirsi.

Dopo un po’ è caduto il primo pezzetto di cera, più vicino alla fiamma e poi gli altri, a intervalli di tempo irregolari.

Perché?

IL FILO DI FERRO RISCALDANDOSI , HA LASCIATO PASSARE IL CALORE FINO A FAR FONDERE LA CERA.

CONCLUSIONE:

IL FERRO FA PASSARE IL CALORE

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QUESTIONARIO DI VERIFICA

In questo esperimento, da quali parti è formato il sistema?

Il sistema è formato da: 2 SOSTEGNI, FILO DI FERRO, PEZZETTI DI CERA E CANDELA.

Qual è la sorgente di energia?

LA SORGENTE DI ENERGIA E’ LA CANDELA

Quali sono le forme di energia emessa?

LE FORME DI ENERGIA EMESSA DALLA CANDELA ACCESA SONO: CALORE E LUCE.

Quale parte del sistema trasporta l’energia?

LA PARTE DEL SISTEMA CHE TRASPORTA L’ ENERGIA E’ IL FILO DI  FERRO.

L’ energia emessa si consuma?

LA CANDELA SI CONSUMA E LA SUA ENERGIA SI DISPERDE NELL’ ARIA. 

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QUALE MATERIALE PERMETTE IL MIGLIOR TRASFERIMENTO DI CALORE?

 ESPERIMENTO

Materiale Occorrente: BICCHIERE DI PLASTICA - BICCHIERE DI ALLUMINIO - BICCHIERE DI POLISTIROLO - ACQUA CALDA - TERMOMETRI

Procedimento:

Abbiamo versato dell’acqua calda nei 3 bicchieri ed abbiamo misurato la temperatura dell’ acqua ogni 2 minuti.

Con i dati raccolti abbiamo realizzato tre grafici, che qui sono mostrati sovrapposti.

Quale materiale permette il miglior trasferimento di calore?

Osservando i tre grafici possiamo notare che le curve di raffreddamento della plastica e dell’alluminio scendono più in basso.

La curva di raffreddamento del polistirolo si ferma più in alto, perché l’acqua si raffredda più lentamente.

IL POLISTIROLO OPPONE RESISTENZA AL TRASFERIMENTO DEL CALORE.

Quale proprietà possiede l’alluminio?

La proprietà dell’alluminio è quella di FAR PASSARE IL CALORE.

Come può essere chiamata questa proprietà?

CONDUCIBILITA’ TERMICA.

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VERIFICHE

PROVA DI VERIFICA: IL CALORE

VERO O FALSO?

1)             IL CALORE È UNA SOSTANZA

2)             IL CALORE È ENERGIA

3)             L’ATTRITO PROVOCA CALORE

4)             L’ATTRITO NON PROVOCA CALORE

5)             IL CALORE NON PASSA DA UN CORPO AD UN ALTRO

6)             IL CALORE SI TRASMETTE DAL CORPO PIU’ CALDO AL CORPO PIU’ FREDDO

7)             TENENDO IN MANO UN BICCHIERE DI PLASTICA PIENO DI ACQUA FREDDA, LA  TEMPERATURA DELL’ACQUA NON SUBISCE VARIAZIONI

8)             IL FERRO FA PASSARE CALORE

9)             IL CALORE SI TRASMETTE MEGLIO ATTRAVERSO ALCUNI MATERIALI

10)          IL POLISTIROLO FA “PASSARE” BENE IL CALORE

11)          LA CONDUCIBILITA’ TERMICA NON INDICA LA PROPRIETA’ DL FAR PASSARE IL  CALORE

12)       IL CALORE FA FONDERE ALCUNE SOSTANZE SOLIDE

13)       IL CALORE PUO’ PROVOCARE L’EVAPORAZIONE DEL LIQUIDI

14)       TEMPERATURA E CALORE HANNO LO STESSO SIGNIFICATO

15)       LA TEMPERATURA INDICA IL LIVELLO DI CALORE DI UN CORPO

16)       IL SOLE È UNA FONTE DI CALORE

17)       IL SOLE È L’UNICA FONTE DI CALORE SULLA TERRA

18)       IL CALORE E’ UTILIZZATO DA TUTTI I VIVENTI

19)       I VIVENTI NON SANNO ADATTARSI ALLA DIMINUZIONE DI CALORE

Il risultato della verifica, condotta in IV B (18 alunni) è il seguente:

4 prove senza errori, 6 prove con un errore, 6 prove con 2 errori, 2 con tre errori. Gli errori più ricorrenti sono stati quelli delle affermazioni 9, 10, 11.

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