Convegno per l’educazione scientifica nella scuola primaria Udine, 19‐20 marzo 2014

Istituto Comprensivo «Don Lorenzo Milani»AQUILEIA

Il tema dei fenomeni ottici in prospettiva verticale

‐ Scuola Secondaria di I grado ‐

Flavio Roppa, Anna Battigelli, Lucia Battiston

CORSO DI FORMAZIONE SULLA DIDATTICA DELLA FISICA(CIRD / Centro Interdipartimentale per la Ricerca Didattica, Università degli Studi di Udine)

• Rivolto agli insegnanti• Periodo novembre 2013 ‐ gennaio 2014

CORSO DI FORMAZIONE SULLA DIDATTICA DELLA FISICA(CIRD / Centro Interdipartimentale per la Ricerca Didattica, Università degli Studi di Udine)

• Rivolto agli insegnanti• Periodo novembre 2013 ‐ gennaio 2014

PERCORSO DIDATTICO SULLA LUCE

• 3 classi terze (mattino)• 2 Laboratori di scienze pomeridiani (2 ore/settimana,

dicembre 2013 – marzo 2014),gruppi misti di studenti delle classi prime e seconde

‐ “EUREKA” (14 studenti)‐ “CLIL” (11 studenti)

…in prospettiva verticale

• Alcuni concetti già noti, ma in maniera superficiale e/o approssimativa. Necessità di fornire informazioni più strutturate

• Contenuti più dettagliati (formule, trasversalità con altre discipline…)

• Laboratori scientifici pomeridiani di carattere «pratico»; è stato dato ampio spazio alla costruzione degli strumenti

• CLIL: descrizione delle procedure in inglese; spiegazione dei concetti in italiano. 

PERCORSO DIDATTICO

1. Raccolta di immagini relative alla luce e ai fenomeni luminosi e composizione di 3 frasi per ogni studente contenenti al loro interno la parola “luce”. (1 ora)

2. Classificazione personale delle immagini e discussione collettiva. (1 ora)

3. Prendendo spunto dalle immagini raccolte dagli alunni, gli insegnanti affrontano diversi temi, ponendo domande agli studenti e conducendo la verifica sperimentale delle risposte.I temi oggetto di trattazione sono i seguenti:

3.1. Caratteristiche della luce: possibilità di vedere un oggetto; natura della luce (2 ore)3.2. Propagazione rettilinea della luce: divergenza dei raggi al variare della distanza della

sorgente; meccanismo di visione dell’occhio umano (3 ore)3.3. La diffusione, la riflessione e la sua misura (2 ore)3.4. l passaggio della luce da un mezzo ad un altro: la rifrazione (1 ora)

4. Esercizi di comprensione su quanto svolto (1 ora)…fino ad oggi…

5. I colori degli oggetti (2 ore)6. Riclassificazione delle immagini inizialmente raccolte, sulla base dei fenomeni osservati e dei risultati ottenuti (1 ora)

1. RACCOLTA IMMAGINI SULLA LUCE E…

‐ Le immagini raccolte sono state numerose (84, incollate su un cartellone)‐ Sono state identificate da una lettera e un numero (E = laboratorio Eureka, per distinguerle da quelle C = laboratorio CLIL).

…COMPOSIZIONE DI FRASI CONTENENTI LA PAROLA “luce”

‐ 3 frasi contenenti al loro interno la parola “luce”.

1. RACCOLTA IMMAGINI SULLA LUCE E…

‐ Le immagini raccolte sono state numerose (84, incollate su un cartellone)‐ Sono state identificate da una lettera e un numero (E = laboratorio Eureka, per distinguerle da quelle C = laboratorio CLIL).

…COMPOSIZIONE DI FRASI CONTENENTI LA PAROLA “luce”

‐ 3 frasi contenenti al loro interno la parola “luce”.

FINALITÀ:‐ stimolare gli studenti a riflettere e sviluppare curiosità sull’argomento “luce”.

OSSERVAZIONI:Seppure semplice come compito, alcuni studenti hanno impiegato parecchi minuti per scrivere le frasi, probabilmente per la volontà di scrivere qualcosa di originale e perché non abituati a contestualizzare il concetto di “luce”.

2. CLASSIFICAZIONE DELLE IMMAGINI e discussione collettiva.

‐ Tutte le immagini sono state incollate su un cartellone e sono state oggetto di classificazione da parte di tutti gli studenti (scambio di aule)

‐ I due gruppi hanno, condiviso le immagini raccolte

OSSERVAZIONI‐ Stimolare gli studenti a porsi degli interrogativi sulle immagini raccolte.

‐Maggiore interazione tra gli studenti e sviluppo di competenze  comportamentali/affettive

RISULTATI DELLA CLASSIFICAZIONE

Ogni studente ha creato un numero di categorie pari a 3, 4 o 6, indicate in tabella.

L'insegnante guida una discussione per identificare i criteri di classificazione più utilizzati e il perché della loro scelta (in alcuni casi sono stati effettuati dei raggruppamenti).

FINALITÀ :Per gli studenti ‐ individuare dei criteri di classificazione e confrontarsi con i compagni;Per gli insegnanti ‐ La classificazione rivela quella che è la percezione maturata dalla persona sul tema “luce”, quindi le conoscenze  di partenza degli studenti.

Nome categoria Definizione dello studenteN. studenti che hanno utilizzato la categoria

SOLE Immagini che comprendevano il sole o la luce proveniente dal sole 8LAMPADINA Immagini che rappresentavano lampadine, lampade o lampadari 3LUCE ARTIFICIALE Luce prodotta da dispositivi elettronici; luce non prodotta dal sole 11LUCE PRODOTTA DALL’UOMO Stesse caratteristiche della categoria precedente, ma nominata in modo diverso 1ELETTRICITA’ Luce proveniente dalla corrente elettrica generata dall’uomo artificialmente. Non sono, quindi, 

compresi i fulmini1

UNIVERSO Luce non riferita al pianeta Terra, cioè riguardante la galassia o altri pianeti 8FULMINE Immagini in cui era visibile la scarica di elettricità dei fulmini 7ARCOBALENO Immagini in cui erano presenti i colori dell’arcobaleno 6FENOMENI NATURALI Luci naturali che non provengono direttamente dal sole 6ANIMALE Immagini che rappresentavano una lucciola 1NATURA Immagini con boschi/foreste illuminate, oppure con una lucciola 1FUOCO Immagini in cui era presente una fiamma 6UOMO Immagini relative all’attività dell’uomo: movimento di automobili, luci della città,… 1

FENOMENI ATMOSFERICI Comprendono aurore, fulmini, il sole,… 1

RISULTATI DELLA CLASSIFICAZIONE

OSSERVAZIONI:la categoria più diffusa è LUCE ARTIFICIALE, soprattutto negli studenti che hanno creato poche 

categorie per classificare le immagini;tra le categorie di luce naturale, le più diffuse sono SOLE, UNIVERSO, FUOCOla categoria ARCOBALENO è stata creata sulla base dei colori presenti;

In generale, prevale un riferimento alla fonte che genera la luce e all’ambiente che la ritrae, piuttosto che agli effetti determinati da essa.

Nome categoria Definizione dello studenteN. studenti che hanno utilizzato la categoria

SOLE Immagini che comprendevano il sole o la luce proveniente dal sole 8LAMPADINA Immagini che rappresentavano lampadine, lampade o lampadari 3LUCE ARTIFICIALE Luce prodotta da dispositivi elettronici; luce non prodotta dal sole 11LUCE PRODOTTA DALL’UOMO Stesse caratteristiche della categoria precedente, ma nominata in modo diverso 1ELETTRICITA’ Luce proveniente dalla corrente elettrica generata dall’uomo artificialmente. Non sono, quindi, 

compresi i fulmini1

UNIVERSO Luce non riferita al pianeta Terra, cioè riguardante la galassia o altri pianeti 8FULMINE Immagini in cui era visibile la scarica di elettricità dei fulmini 7ARCOBALENO Immagini in cui erano presenti i colori dell’arcobaleno 6FENOMENI NATURALI Luci naturali che non provengono direttamente dal sole 6ANIMALE Immagini che rappresentavano una lucciola 1NATURA Immagini con boschi/foreste illuminate, oppure con una lucciola 1FUOCO Immagini in cui era presente una fiamma 6UOMO Immagini relative all’attività dell’uomo: movimento di automobili, luci della città,… 1

FENOMENI ATMOSFERICI Comprendono aurore, fulmini, il sole,… 1

3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI3.1. Caratteristiche della luce: possibilità di vedere un oggetto; natura della luce.

INSEGNANTE: “perché riusciamo a vedere gli oggetti intorno a noi?” STUDENTI “Perché sono illuminati dalla luce”

Dimostrazione attraverso l’utilizzo della scatola a fumo e del puntatore laser.FINALITÀ comprendere la natura corpuscolare e ondulatoria della luce

3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI3.1. Caratteristiche della luce: possibilità di vedere un oggetto; natura della luce.

INSEGNANTE: “perché riusciamo a vedere gli oggetti intorno a noi?” STUDENTI “Perché sono illuminati dalla luce”

Dimostrazione attraverso l’utilizzo della scatola a fumo e del puntatore laser.FINALITÀ comprendere la natura corpuscolare e ondulatoria della luce

3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI3.1. Caratteristiche della luce: possibilità di vedere un oggetto; natura della luce.

INSEGNANTE: “perché riusciamo a vedere gli oggetti intorno a noi?” STUDENTI “Perché sono illuminati dalla luce”

Dimostrazione attraverso l’utilizzo della scatola a fumo e del puntatore laser.FINALITÀ comprendere la natura corpuscolare e ondulatoria della luceOSSERVAZIONE gli studenti propongono nuovi modelli per realizzare gli esperimenti

3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI3.2. Propagazione rettilinea della luce, divergenza dei raggi al variare della distanza della sorgente; meccanismo di visione dell’occhio umano

INSEGNANTE: “come si propaga un raggio di luce?” Dimostrazione attraverso la creazione di una sorgente luminosa puntiforme e di due dischi di carta colorati di nero e foratiFINALITÀ gli studenti costruiscono i dischi forati e la sorgente luminosa puntiforme; comprendono la propagazione rettilinea; 

3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI3.2. Propagazione rettilinea della luce, divergenza dei raggi al variare della distanza della sorgente; meccanismo di visione dell’occhio umano

INSEGNANTE: “come si propaga un raggio di luce?” Dimostrazione attraverso la creazione di una sorgente luminosa puntiforme e di due dischi di carta colorati di nero e foratiFINALITÀ gli studenti costruiscono i dischi forati e la sorgente luminosa puntiforme; comprendono la propagazione rettilinea; 

OSSERVAZIONI‐ sviluppo di competenze 

cognitive e pratico‐operative;

‐ trasversalità con la geometria (per 2 punti passa una e una sola retta…)

3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI3.2. Propagazione rettilinea della luce, divergenza dei raggi al variare della distanza della sorgente; meccanismo di visione dell’occhio umano

INSEGNANTE: “come disegno i raggi del sole? Come sono disposti quando giungono a terra?”Dimostrazione attraverso un cartoncino con 3 fessure verticali e una sorgente luminosa

FINALITÀ ‐ comprendere come giungonoi raggi del sole sulla terra;consolidamento del concetto dipropagazione rettilinea

3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI3.2. Propagazione rettilinea della luce, divergenza dei raggi al variare della distanza della sorgente; meccanismo di visione dell’occhio umano

INSEGNANTE: “come disegno i raggi del sole? Come sono disposti quando giungono a terra?”Dimostrazione attraverso un cartoncino con 3 fessure verticali e una sorgente luminosa

FINALITÀ ‐ comprendere come giungonoi raggi del sole sulla terra;consolidamento del concetto dipropagazione rettilinea

3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI3.2. Propagazione rettilinea della luce, divergenza dei raggi al variare della distanza della sorgente; meccanismo di visione dell’occhio umanoCreazione di una camera oscura ( http://www.youtube.com/watch?v=157pbd1MIN8 )

ForoCarta da forno

3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI3.2. Propagazione rettilinea della luce, divergenza dei raggi al variare della distanza della sorgente; meccanismo di visione dell’occhio umanoCreazione di una camera oscuraFINALITÀ ‐ applicare il concetto di propagazione rettilinea per comprendere l’analogia col meccanismo di visione dei nostri occhi (trasversalità con altre Scienze)

3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI3.3. Diffusione, riflessione e sua misura

FINALITÀ ‐ li studenti comprendono perché riusciamo a vedere gli oggetti, il concetto di diffusione e di rifrazione;misurano e confrontano l’angolo di incidenza e quello di rifrazione su uno specchio (presenza di simmetria, trasversalità con la geometria)

specchio

laser

3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI3.3. Diffusione, riflessione e sua misura

FINALITÀ ‐ li studenti comprendono perché riusciamo a vedere gli oggetti, il concetto di diffusione e di rifrazione; misurano e confrontano l’angolo di incidenza e quello di rifrazione su uno specchio (presenza di simmetria, trasversalità con la geometria)

OSSERVAZIONE ‐ Nel terzo caso, il corpo situato  tra la sorgente e l’occhio appare scuro (significato del colore e dell’ombra)

specchio

laser

3 VERIFICA SPERIMENTALE DEI FENOMENI

3.4. ‐ l passaggio della luce da un mezzo ad un altro: la rifrazione. 

INSEGNANTE: “ Perché riesco a vedere la moneta sul fondo solo se verso l’acqua?”

FINALITÀ – comprendere che il percorso della luce dipende dai mezzi che incontra e dalla loro densità/indice di rifrazione

OSSERVAZIONILa rifrazione è risultato il concetto più difficile da applicare per gli studenti.

4. ESERCIZI DI COMPRENSIONE SU QUANTO SVOLTO

Risoluzione da parte degli studenti.FINALITÀ ‐ verificare l’apprendimento e l’applicazione dei concetti trattati

Propagazione rettilinea Riflessione Rifrazione

Il maggior numero di risposte corrette degli studenti riguardava gli esercizi sulla propagazione rettilinea, secondariamente sulla riflessione, mentre più difficile è risultata la comprensione della rifrazione

IN CONCLUSIONE:

• A seguito di una formazione recente, sia su contenuti che su metodi, la didattica è più efficace.

• Circa 11 ore complessive di laboratorio

• Partecipazione al progetto “ADOTTA  Scienza e Arte nella tua classe”

… grazie per l’attenzione!