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Esperienze sul concetto di sottosistema

Esplorazione del concetto di sottosistema

1. Montare e smontare

Ogni gruppo di allievi riceve uno dei seguenti sistemi:

  • a: due bicchieri, di cui uno contenente un miscuglio di due diversi semi, e un contenitore con il fondo forato capace di far passare i semi più piccoli (per esempio i cestelli per ricotta);
  • b: una matita portamine;
  • c: una spina e un cacciavite, o qualsiasi altro oggetto smontabile in più parti.

Il compito degli allievi è di separare ogni sistema in parti più piccole e poi rimetterle insieme.

Introduzione del concetto di sottosistema

I bambini scrivono prima i nomi dei sistemi e poi, sotto ciascuno, i nomi dei gruppi di oggetti o disegni delle parti che sono state da loro separate. L’insegnante spiega che questi sistemi, più piccoli di quelli dati, sono sottosistemi. I bambini elencano altri esempi di sottosistemi. La maestra può anche riprendere il sistema "pila-filo-lampadina" e mostrare che la lampadina è formata da altre parti più piccole, come il filamento, la filettatura, il bulbo, mentre il filo risulta formato da più fili di rame e da un rivestimento, e così via.

Può quindi passare a richiedere ai bambini altri esempi di sottosistema presi dalla loro esperienza quotidiana. Ecco alcuni esempi:

  • la sabbia in una miscela di sale e sabbia;
  • il sale in una soluzione salina;
  • un termometro in un sistema termometro con acqua che interagisce con esso.

Applicazione del concetto di sottosistema

2. Trovare tutte le possibili combinazioni che fanno accendere la lampadina, usando il gioco del circuito e il sistema filo-pila-lampadina.

3. Costruire un gioco del circuito, incollando strisce di alluminio, e chiuderlo bene. Riuscirà il compagno a scoprire tutti i collegamenti?

4. Quali sono i sottosistemi del gioco delle lame rotanti?

5A. Un sacchetto da thè contiene un sale di rame colorato e un bicchiere con acqua. C'è interazione fra l’acqua e il sale colorato? Il sistema ottenuto è una soluzione o una non-soluzione? Come si recupera il “sottosistema” sale dalla soluzione?

Il sale colorato è cloruro rameico. Si aprono i sacchetti del tè e si riempiono con un cucchiaino di tale sale. Il sacchetto richiuso costituisce un sottosistema del sistema più grande comprendente anche l’acqua. Il sale è recuperabile tramite evaporazione su una superficie larga.

5B. Quanti sottosistemi si originano nell’interazione tra la soluzione del sale colorato e l’alluminio? Che trasformazioni subiscono?

I sottosistemi inizialmente sono la soluzione azzurra e l’alluminio (ottimo quello delle vaschette da forno tagliate a strisce). Dopo l’interazione, lasciando tutto a riposo, si potranno osservare tre o quattro sottosistemi: l’alluminio che risulterà scurito e notevolmente corroso; la soluzione che non sarà più azzurra ma incolore o appena grigiastra e calda; una polvere marrone scura che non era presente all’inizio e che si deposita sul fondo e alcune bollicine di un gas.
La spiegazione delle trasformazioni chimiche inizia da questo tipo di osservazione delle diverse sostanze materiali coinvolte nell’interazione. Confrontando questa esperienza con la precedente, i bambini possono rilevare un tipo di trasformazione più profonda in cui si sono originati nuovi materiali dai vecchi (ora il sale di rame colorato non è più recuperabile). Questo tipo di trasformazione si dice “chimica”. Non occorre andare avanti con spiegazioni più approfondite, ma può essere opportuno cercare altri esempi comuni in cui i materiali subiscono simili radicali e irreversibili trasformazioni (ferro a ruggine, seme a foglie verdi, legno a carbone, ecc.)

6. Quali sono i sottosistemi che compongono un seme dicotiledone? Quali sono necessari alla crescita?

I gruppi di lavoro hanno a disposizione semi di fagiolo conservati a bagno per 24-48 ore, una lente d'ingrandimento, una pinzetta, dei bicchieri con cotone inumidito per le prove di semina. I bambini disegneranno i due cotiledoni, l'embrione la membrana esterna. La maestra chiederà ai bambini di descrivere la struttura del seme. Se si semina ogni singola parte separatamente si avrà la crescita? (Solo la combinazione cotiledone + embrione darà luogo alla crescita).

7. Costruzione di un’automobile

Occorre una confezione di costruzioni (per esempio Lego) predisposta per realizzare un’automobile giocattolo, completa di immagini che guidano la realizzazione.
Ogni gruppo di bambini costruisce una parte (sottosistema) dell’automobile, ricevendo solo i pezzi necessari e la fotocopia con le immagini che mostrano la parte da montare. Alla fine i “sottosistemi” sono montati insieme per formare il sistema completo.

8. Costruzione di un puzzle

Occorre partire da un puzzle montato da 250 pezzi, tenuto tra due fogli di cartone, capovolgerlo e dividerlo in cinque parti. I cinque settori possono avere anche forme complesse, il cui contorno viene ricalcato su un foglio A3 o A4.  Si contrassegnano i pezzi adiacenti, sul retro, con cinque colori diversi, quindi si assegna a ciascun gruppo di bambini il “sottosistema” smontato dei pezzi di un dato colore e il foglio con il profilo della loro area. Ogni gruppo costruirà il proprio sottosistema entro tale profilo, avendo a disposizione la fotocopia dell’intero soggetto, quindi si monterà il tutto sul tavolo grande.