La scienza della

pelle sana

Risorse per un’indagine scientifica per gli insegnanti di alunni dai 9 agli 11 anni

Croda UK

Croda è una società presente in tutto il mondo con sede nello East Yorkshire, Regno

Unito. Croda produce specialità chimiche utilizzate in un’ampia gamma di

applicazioni, dagli shampoo e creme idratanti ai sacchetti di plastica ed agli oli

motore. Queste materie prime conferiscono funzionalità e vantaggi aggiuntivi ai

prodotti di uso quotidiano e consentono di migliorarne le prestazioni.

Ulteriori informazioni su Croda sono disponibili al sito www.croda.com

Indice

Ringraziamenti

Introduzione

Le attività in breve

Correlazione con i curricula

Attività:

Dalla lana alla lanolina

Divertirsi con la schiuma

Sicuri sotto il sole

Dal pesce al piatto

Appendici

1 Tesserini di ruolo

2 Strategie di discussione DIPS

3 Risultati campione

Introduzione

Questa ricerca si basa su processi effettivamente usati in un’azienda allo scopo di sperimentare, sviluppare e produrre ingredienti destinati ad una vasta gamma di applicazioni, come per esempio l’igiene della casa, i prodotti per la persona e prodotti sanitari. Permette agli alunni di analizzare e capire alcuni dei processi coinvolti e le sfide

affrontate nell’industria delle specialità chimiche. Favorisce inoltre lo sviluppo e la

realizzazione sia di idee creative che di soluzioni innovative a problemi scientifici e

industriali.

Le attività si concentrano sull’innovazione nella scienza. L’innovazione va ben oltre l’avere un’idea: si tratta di trovare un modo per trasformare le idee in realtà. Essere in grado di innovare è la chiave del successo delle aziende. Attività L’attività prevede che il sito www.ciec.org/sheep venga usato per introdurre le singole storie e che gli alunni interagiscano con le pagine web per tutto il tempo della ricerca. In particolare domande, cartoni animati, quiz a risposta multipla e altre attività usate nelle sessioni plenarie miglioreranno e consolideranno notevolmente l’apprendimento e forniranno inoltre uno stimolo per ulteriori ricerche. Le attività sono organizzate a partire da quattro tematiche:

L’estrazione della lanolina dal grasso di lana.

La creazione di una ricetta per un bagnoschiuma.

Cambiare la forma di un ingrediente per renderlo adatto all’uso nelle protezioni solari e testare l’efficacia dei prodotti solari.

La storia dell’Omega 3: un’indagine sul gusto determina che l’Omega 3 possa essere aggiunto a diversi alimenti senza alterarne il sapore.

Le attività di ricerca previste per ogni tematica danno agli alunni l’opportunità di conoscere in modo pratico i diversi ruoli dei ricercatori nell’industria, permettendo loro di sviluppare capacità importanti. Le attività presentano all’alunno varie sfide, ciascuna delle quali richiede l’uso di capacità di indagine, discussione e problem solving in linea con i requisiti del Curriculum Nazionale. In alcune attività viene usata un’indagine guidata per riprodurre un processo specifico. È un’attività pensata per incoraggiare gli alunni a sviluppare idee e metodi propri di raccolta e presentazione dei risultati e delle conclusioni.

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Le attività in breve

Argomento Le attività in breve Dalla lana alla lanolina

Basate sull’estrazione della lanolina dal grasso di lana, le attività comprendono: testare liquidi immiscibili usando olio e acqua e produrre emulsioni aggiungendo detersivo. I prodotti che contengono lanolina posso essere prodotti sotto forma di pastiglie. L’attività conclusiva di questa sezione prevede l’analisi delle tecniche per la produzione di pastiglie e la verifica dell’effetto della viscosità sulle pastiglie prodotte.

Divertirsi con la schiuma

Gli alunni sviluppano un metodo per produrre e misurare la schiuma, imparando al tempo stesso che i cosmetologi scelgono gli ingredienti in base alle loro proprietà specifiche. Gli alunni riproducono poi i metodi usati da questi ricercatori per creare e testare la propria ricetta per il bagnoschiuma.

Sicuri Sotto il Sole Gli alunni imparano che alcuni materiali devono essere modificati per renderli maggiormente adatti ad applicazioni come i prodotti solari. Vengono a conoscenza del fatto che, usando tipi e quantità diverse di ingredienti nelle protezioni solari, si possono garantire diversi livelli di protezione UV. Proseguendo l’attività, testano una serie di protezioni solari e le mettono in ordine in base al grado di protezione.

Dal pesce al piatto

Conducendo un’indagine sul sapore che coinvolge tutta la scuola, gli alunni testano la teoria secondo cui un nuovo ingrediente con Omega 3, che fornisce molti benefici dal punto di vista della salute ma senza l’odore e il sapore del pesce, possa essere aggiunto a numerosi alimenti.

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Introduzione

Correlazione con i curricula

Inghilterra Al momento della pubblicazione, il Curriculum Nazionale e le procedure di valutazione erano in fase di revisione. Per aggiornamenti e informazioni riguardanti il curriculum e la valutazione del 2013, vi invitiamo a visitare il sito www.ciec.org.uk. Scienze: Gli argomenti coprono gran parte di “Indagine Scientifica” (Sc1) e “Materiali e le loro proprietà”

(Sc3) nell’attuale Curriculum Nazionale per l’Area Scientifica. Le attività possono fungere da sostegno per i

livelli 3-5 di ciascun focus di valutazione per Valutare il Progresso degli Alunni e in particolare l’AF2

“Comprendere le applicazioni e le implicazioni della scienza”.

Matematica: Gli argomenti coprono molti aspetti di “Usare e applicare i numeri” (Ma 2), “Usare e applicare le misure” (Ma 3) e “Gestire i dati” (Ma 4) nell’attuale Curriculum Nazionale per l’Area Matematica. Lettere e ICT: Ci sono molto opportunità di “produzione orale e ascolto”, dati i numerosi momenti di discussione promossi nella presente risorsa. Le quattro tematiche incoraggiano l’ICT tramite l’interazione con il sito web e con la preparazione di presentazioni per condividere i risultati delle ricerche (“Sviluppare idee” e “Scambiare e condividere le informazioni”).

Scozia Scienze: Le prime tre tematiche coprono aspetti di “Materiali: proprietà e usi delle sostanze” (SCN2 15a). “Sistemi del corpo e le cellule (SCN2 12a) e “Attualità scientifica” sono coperti dalle tematiche Sicuri Sotto il Sole e Omega 3 (SCN 2 20a). Matematica: Le tematiche proposte forniscono ampie opportunità per le misurazioni: “Numeri, denaro, misurazione” (MNU2 11b) e per gestire e analizzare i dati: “Gestione delle Informazioni”: “Dati e analisi” (MN2 20b and MTH2 21a). Lettere e ICT: Tutte le tematiche incoraggiano gli alunni a discutere, condividere e spiegare le idee (Ascolto e produzione orale). Prendono appunti, rispondono e creano un testo per una presentazione. (Lettura). Tutte le tematiche incoraggiano inoltre la scrittura con uno scopo. In Divertirsi con la schiuma forniscono delle informazioni, considerandone l’impatto e il layout (Scrittura). Usano l’ICT quando presentano le informazioni in tabelle o sotto forma di testo e in presentazioni (“ICT per potenziare l’apprendimento”). Galles Scienze: Le tematiche offrono varie opportunità di condurre diversi tipi di indagini e di confrontare le proprietà e le caratteristiche delle sostanze. Matematica: In matematica gli alunni usano capacità matematiche per risolvere problemi matematici e comunicare e ragionare in modo matematico in una serie di compiti pratici; usano la misurazione quantitativa, tabelle, diagrammi e grafici per registrare il proprio lavoro. Lettere e ICT: Le tematiche proposte coprono le capacità di produzione orale, scritta e di lettura. Le attività forniscono opportunità di comunicare in gruppi e per un pubblico più ampio, usando una serie di

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testi e scrivendo con uno scopo. Gli alunni usano fonti di informazioni ICT e come mezzo per creare e comunicare informazioni, specialmente quando preparano delle presentazioni. Irlanda del Nord

Scienze

Tutte le tematiche forniscono collegamenti stretti con “Il Mondo intorno a noi”, parti 3 e 4, in particolare

in relazione alle proprietà delle sostanze e ai loro usi. Sicuri Sotto il Sole fornisce attività comprese nella

parte 1 “Interdipendenza”.

Matematica

Le attività proposte in tutte le tematiche incoraggiano l’uso di capacità matematiche in numerosi contesti

(“Matematica e Capacità di calcolo”)

Lingua e lettere e ICT

Tutte le tematiche forniscono opportunità di parlare, ascoltare, leggere e scrivere. L’ICT è usato per

registrare, organizzare e presentare il lavoro in modo appropriato.

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Dalla lana alla lanolina 1,5 ore

Attività 1 Olio e acqua

Obiettivi

Descrivere i cambiamenti che avvengono quando vengono mescolate delle sostanze

Per capire che:

Olio e acqua non si mescolano

I liquidi immiscibili possono essere separati

Un detersivo può far mescolare dei liquidi immiscibili creando un’emulsione

Materiale necessario per un gruppo di quattro alunni

Scheda 1 dell’attività Tesserini di ruolo (Appendice 1) 300 ml acqua - campione A 300 ml olio di semi di girasole - campione B 100 ml detersivo trasparente - campione C 100 ml acqua – campione D 100 ml acqua - campione E 6 bottigliette trasparenti o contenitori con tappo Colorante per alimenti Pipetta Cucchiaino o simili per mescolare Cilindro graduato da 100 ml Preparazione

Un metodo di organizzazione consiste nel dare agli alunni dei ruoli e i corrispettivi tesserini. Nel

caso in cui l’insegnante decida di usare i tesserini dei ruoli, sono disponibili un format e una

spiegazione per l’uso nell’Appendice 1.

Aggiungete 2-3 gocce di colorante per alimenti ai campioni D e E per tingerli di colori diversi.

Introduzione

La storia della lanolina presente sul sito (www.ciec.org.uk/sheep) è il punto di partenza di questa

attività. In “Dalla lana alla lanolina”, gli alunni seguono la storia dalla tosatura della pecora, la

pulitura della lana e l’estrazione del grasso di lana, fino alla separazione della lanolina dagli strati

di sapone. Imparano che nella cisterna ci sono due strati di liquidi: un livello superiore di lanolina

e uno inferiore con altri liquidi. L’azienda ha la necessità di separare il maggior quantitativo di

lanolina possibile dai liquidi. Tuttavia gli scienziati credono che uno dei liquidi nella cisterna possa

influire negativamente sulla separazione. A questo punto l’insegnante introduce l’attività pratica.

Attività

Si tratta di un’attività di indagine guidata durante la quale gli alunni fanno previsioni, seguono le

istruzioni e osservano i cambiamenti. Insegna le abilità dell’indagine scientifica da usare nelle

indagini successive presenti in questa risorsa. Gli alunni sono organizzati in gruppi di quattro e

decidono i loro ruoli. A ciascun gruppo vengono dati due liquidi, acqua e olio di semi di girasole,

etichettati come A e B, che rappresentano rispettivamente lo strato inferiore saponato e la

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lanolina dello strato superiore. Gli alunni osservano i liquidi e, guidati da domande, discutono e

fanno previsioni su quello che pensano succederà ai liquidi quando a uno aggiungeranno l’altro,

invertiranno l’ordine o scuoteranno il contenitore o lo posizioneranno su un lato.

Gli alunni misurano 30 ml del campione A e lo versano in un contenitore, come per esempio una

bottiglietta. Aggiungono poi 30 ml del campione B e rimettono il tappo. Gli alunni analizzano,

osservano e parlano dei liquidi, inclinando la bottiglia sul lato, sul tappo, agitandola

delicatamente, velocemente, con forza, ecc. L’insegnante può porre alcune delle seguenti

domande:

I liquidi si sono mescolati?

Agitare i liquidi ha fatto sì che si mescolassero?

Sul mescolamento hanno influito quanto tempo o con che forza sono stati agitati i liquidi?

L’insegnante poi legge una e-mail da parte di un responsabile tecnico (Scheda 1 dell’attività),

nella quale viene spiegata l’esigenza dell’azienda di separare la lanolina e i problemi che si

presentano. I tecnici credono che un altro liquido comprometta l’efficacia del processo e che

potrebbe trattarsi di uno dei tre campioni C, D o E. Gli alunni devono quindi capire se l’aggiunta

delle sostanze campione influisce sulla separazione dei due liquidi.

Gli alunni inizialmente dovrebbero provare ad aggiungere una piccola quantità, per esempio 5 ml,

del campione C all’acqua e olio nel contenitore e osservare cosa accade ai liquidi. Poi

dovrebbero mescolare o agitare leggermente i liquidi e lasciare riposare, e fare delle

considerazioni:

I liquidi sono ancora separati?

Se non lo sono, si separano ancora?

Quanto ci vuole?

In seguito preparano altre miscele di A e B prima di ripetere il test con i campioni D e E.

Osservazioni e conclusioni

Gli alunni condividono le proprie osservazioni e conclusioni con la classe.1 Alcuni dei campioni

hanno influito sulla separazione dei due liquidi? I gruppi hanno avuto tutti lo stesso risultato?

Cosa riferiranno all’azienda?

Attività supplementare

Gli alunni possono provare a capire che cosa succede se aumentano o diminuiscono la quantità

dei campioni aggiunti, preparando ogni volta un nuovo campione di acqua e olio. Riescono a

scoprire se c’è una quantità minima necessaria per evitare che i liquidi si separino?

Ambasciatori

Un ambasciatore potrebbe integrare e potenziare l’attività mostrando agli alunni campioni di

emulsioni, tensioattivi e liquidi immiscibili dell’azienda in contenitori sigillati e facendo esempi reali

di quando è necessario usarli nell’industria. Possono anche portare fotografie che mostrano il

laboratorio e l’attrezzatura su larga scala usata per separare i liquidi, insieme a fotografie e

informazioni/storie sulle persone che lavorano in questo settore.

1 Se si usano i ruoli dell’Appendice 1, questo è il compito del Responsabile della comunicazione.

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Attività 2 La pastigliatrice 2 ore

Obiettivi

Comprendere che è importante testare le idee usando prove derivate dall’osservazione e

dalla misurazione

Comprendere che liquidi diversi hanno viscosità diverse

Scoprire se:

La viscosità influisce sulla dimensione o sulla forma delle gocce (pastiglie) prodotte

Le diverse tecniche per la creazione di gocce producono pastiglie di diverse dimensioni e

forme

L’altezza di caduta influisce sulla dimensione o sulla forma della pastiglia prodotta

La superficie influisce sulla dimensione o sulla forma della pastiglia prodotta

Materiale per un gruppo di quattro alunni

Scheda 2 dell’attività

Carta plastificata

Attrezzatura per fare le gocce: per esempio cucchiaino, cannuccia, pipetta, contenitore da premere, per esempio di ketchup 2-3 liquidi con viscosità diverse, per esempio olio di semi di girasole, bagnoschiuma, sapone liquido Preparazione 100 ml di ciascun liquido in contenitori etichettati come “Liquido di prova 1, 2 o 3”

Introduzione

Gli alunni osservano le fasi finali della produzione di lanolina sul sito web

(www.cciproject.org/sheep) e scoprono che la lanolina può essere mescolata ad altri ingredienti

per preparare numerosi prodotti come… vedranno uno dei prodotti ricavati con la lanolina uscire

dalla pastigliatrice sotto forma di pastiglia. Il prodotto con la lanolina è fluido quando viene

inserito nella pastigliatrice e, passando attraverso una maglia, cade sul nastro trasportatore sotto

forma di gocce chiamate pastiglie. Le pastiglie viaggiano sul nastro, si raffreddano, solidificano e

vengono imbustate.

L’insegnante legge l’e-mail sulla Scheda 2 dell’attività che spiega che l’azienda Cosmetici

Cosmici S.p.A. cerca sempre di migliorare l’efficacia dei suoi procedimenti. I suoi scienziati

credono che possa esistere un modo per aumentare la portata e la velocità della produzione di

pastiglie. Vorrebbero quindi che gli alunni cercassero delle tecniche per produrre le gocce,

usando prima l’acqua e poi due o tre liquidi campione, per capire se la fluidità dei liquidi influisca

sulla qualità o sulla dimensione delle gocce o sul tempo necessario per la loro produzione.

Dovrebbero anche cercare di capire se la superficie su cui le gocce cadono incida sulla forma,

sulla dimensione o sul numero di gocce.

Attività

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Gli alunni, divisi in gruppi, discutono le proprie idee riguardo alle tecniche e all’attrezzatura

necessaria per creare gocce di liquidi. Testano le idee usando l’acqua e il materiale scelto. La

carta plastificata può essere una superficie su cui far cadere il liquido. Agli alunni poi vengono

mostrati i liquidi di prova, campioni 1-3, e viene loro chiesto di creare e testare il proprio metodo

per produrre le gocce e di registrare le scoperte fatte. Dovrebbero poter avere tempo per

osservare i liquidi prima di cominciare l’attività. Alcune tra le domande sottostanti possono essere

usate durante l’attività, a seconda delle capacità degli alunni:

In quanti modi puoi creare delle gocce d’acqua?

Riesci a trovare un modo per fare gocce sempre della stessa dimensione?

Qual è il metodo più semplice?

Quale metodo consiglieresti?

Il tuo metodo funziona anche con i liquidi campione?

Come puoi far sì che il tuo test sia corretto?

Le gocce hanno sempre la stessa dimensione/forma?

Cosa succede quando lasci cadere il liquido da altezze diverse?

È meglio far cadere le gocce lentamente o velocemente?

Le gocce mantengono sempre la stessa forma?

Quante gocce della stessa forma e dimensione riesci a creare?

Le gocce migliori sono fatte di liquido più o meno denso?

Che dimensioni ha la goccia più grande che riesci a creare?

Se cambi la superficie, le gocce cambiano dimensione o forma?

Osservazioni e conclusioni

Ciascun gruppo riporta alla classe i risultati ottenuti1. L’insegnante può confrontare i risultati della

classe sulla lavagna e condurre una discussione ponendo alcune delle seguenti domande:

Quale tecnica di produzione di gocce si è rivelata la più efficace?

Quale metodo ha prodotto delle gocce più facilmente replicabili?

Cosa avete scoperto riguardo la viscosità dei liquidi e delle gocce prodotte?

La fluidità ha inciso sulla qualità, sul numero o sulla forma delle gocce?

Avete scoperto una densità ideale per la produzione di gocce?

Gli alunni preparano una relazione, un poster o una presentazione che contenga le misurazioni, i

grafici, le conclusioni e i consigli per Cosmetici Cosmici S.p.A..

L’insegnante ritorna alla pagina web “Usi della Lanolina” nella sezione Dalla lana alla lanolina,

dove gli alunni scoprono l’ampia gamma di prodotti che contengono lanolina.

Estensione

Ai gruppi potrebbe piacere l’idea di progettare, creare e testare un dispositivo o un sistema per

produrre molte gocce delle stesse forme e dimensione nel minor tempo possibile.

Ambasciatori

1 Se si usano i ruoli dell’Appendice 1, questo sarebbe il compito del Responsabile della comunicazione.

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Gli ambasciatori potrebbero integrare questa attività in qualità di esperti, esprimendo la loro

opinione sull’efficacia, la qualità e l’originalità dei vari progetti. Potrebbero inoltre mostrare agli

alunni dei campioni di pastiglie ottenuti con le loro pastigliatrici, fotografie in A3 di parti delle

macchine in azione, fotografie dei tecnici e rispondere alle domande che potrebbero emergere.

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Scheda 1 dell’attività

E-mail da Cosmetici Cosmici S.p.A.

Da: Melanie Williams

Inviata:

A: Consulenti scientifici

Oggetto: Separare i liquidi

Gentili consulenti,

Credo che la vostra azienda sia a conoscenza dell’estrazione del grasso di lana dalla lana di

pecora. Qui alla Cosmetici Cosmici S.p.A. estraiamo la “lanolina” dal grasso di lana. I nostri

tecnici fanno sciogliere il grasso di lana, lo versano in una cisterna, aggiungono altri ingredienti e

mescolano. Le sostanze liquide vengono pompate in una seconda cisterna e la lanolina galleggia

in superficie. I nostri tecnici possono quindi rimuovere lo strato di lanolina da usare in altri

prodotti.

L’azienda ha la necessità di separare la maggior quantità di lanolina possibile dagli altri liquidi.

Tuttavia, stiamo riscontrando un problema. I nostri scienziati ritengono che uno dei liquidi possa

incidere negativamente sulla separazione.

Abbiamo quindi inviato a voi dei campioni dei liquidi che pensiamo possano essere la causa del

problema. Vorremmo che osservaste l’effetto che ciascuno di questi ingredienti ha sul processo

di separazione. Riuscite a scoprire se dobbiamo rimuovere qualcuno di questi liquidi dalla

cisterna?

Saremo felici di ricevere le vostre osservazioni, conclusioni e qualsiasi consiglio avrete per noi.

Cordiali saluti

Melanie Williams

Responsabile Tecnico (Cosmetici Cosmici S.p.A.)

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Scheda 2 dell’attività

E-mail da Cosmetici Cosmici S.p.A.

Da: Melanie Williams

Inviato:

A: Consulenti scientifici

Gentili scienziati studenti

Avete visto sul sito web come estraiamo la lanolina dal grasso di lana di pecora. La lanolina può

essere mescolata con altri ingredienti per produrre molti prodotti. Avete visto uno dei nostri

prodotti contenenti lanolina su una macchina chiamata pastigliatrice. Il prodotto in lanolina è

molto acquoso quando entra nella pastigliatrice e, passando attraverso dei fori, cade su un nastro

trasportatore sotto forma di gocce, chiamate pastiglie. Le pastiglie viaggiano lungo il nastro, si

raffreddano, si solidificano e poi vengono imbustate.

Cosmetici Cosmici S.p.A. cerca sempre di migliorare l’efficacia dei suoi processi. I nostri

scienziati ritengono che potrebbe esserci un modo per aumentare il numero di pastiglie e la

velocità con cui vengono prodotte.

Vorrebbero che voi li aiutaste a condurre gli esperimenti.

1. Vi andrebbe di cercare modi diversi di creare le gocce, usando liquidi campione al posto dei

veri ingredienti, dal momento che gli ingredienti che usiamo noi sono molto costosi? I nostri clienti

vogliono che le pastiglie siano tutte della stessa misura, quindi anche voi dovreste cercare di fare

le gocce tutte della stessa misura, se riuscite.

2. Vi andrebbe anche di capire se la fluidità dei liquidi influisce negativamente sulla qualità o sulla

dimensione delle gocce o sulla velocità di produzione?

3. Infine, i nostri clienti vorrebbero sapere se la superficie su cui sono lasciati cadere i liquidi

influisce sulla dimensione o sulla forma delle gocce.

Vorremmo poi che registraste le vostre scoperte e condivideste i risultati con gli scienziati. Non

vediamo l’ora di avere la vostra risposta.

Melanie Williams

Responsabile Tecnico (Cosmetici Cosmici S.p.A.)

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Divertirsi con la schiuma 1,5 ore

Attività 3 Fare la schiuma

Obiettivi

Sviluppare un metodo per produrre e misurare la schiuma

Testare le idee usando prove derivate dall’osservazione e dalla misurazione

Usare le osservazioni, le misurazioni o altri dati per giungere alle conclusioni

Materiale per un gruppo di quattro alunni

Schede dell’attività2 3-5 Ciotola Bottiglia da 2 l 20 ml bagnoschiuma cremoso Pipetta Cilindro graduato da 100 ml Cannuccia Cucchiaio Frusta Introduzione

L’attività online ‘Una domanda che fa acqua” in ‘Divertirsi con la schiuma” è il punto di partenza

per questa lezione. Agli alunni viene chiesto se sono in grado di definire cosa sia la schiuma, di

descrivere dove la vedono e quando potrebbe essere utile. Gli alunni si confrontano sulle idee,

prima con un compagno e successivamente con il loro gruppo. L’insegnante raccoglie le idee dei

gruppi. Ritornando alla pagina web, vengono mostrate immagini di prodotti che producono

schiuma, come un gel doccia, un sapone o un detersivo per i piatti. Agli alunni viene chiesto di

affrontare la Sfida della Schiuma, cercando vari modi di fare e misurare la schiuma2.

Attività

L’insegnante spiega che gli alunni prima devono ideare un metodo per produrre e misurare la

schiuma usando una misura standard di sapone in acqua (per esempio 1 ml di bagnoschiuma

liquido in 300 ml di acqua). Ciascun gruppo deve discutere e testare le idee per produrre la

schiuma, che possono includere soffiare in una cannuccia, mescolare, frustare, sbattere o

agitare. Decidono cosa misurare e come registrare i propri risultati. Potrebbero usare una pipetta

o una siringa per aggiungere il sapone all’acqua. Un metodo che gli alunni potrebbero provare è

quello di fare delle tacche ogni 100 ml sul lato di una bottiglia da 2 l. Versano nella bottiglia il

bagnoschiuma e 300 ml di acqua, la chiudono con il tappo e la scuotono con forza.

Dopo averla agitata dieci volte si ottiene una buona schiuma, anche se ci sono altri metodi

efficaci. Gli alunni decidono quale metodo sia il migliore per produrre schiuma e quale possa

essere replicato per produrre ogni volta una quantità simile di schiuma.

2 Se sprovvisto di una connessione internet, l’insegnante può usare le schede 3-5 dell’attività per introdurre e potenziare le sfide 3-6.

Anche una dimostrazione di creazione di schiuma da parte dell’insegnante, usando la schiuma da barba o il sapone, può migliorare la

lezione.

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Osservazioni e conclusioni

I gruppi condividono i loro risultati con tutta la classe. Un modo per farlo è chiedere a un membro

di ciascun gruppo di essere il portavoce, che risponde alle domande e spiega il metodo del

proprio gruppo agli altri. Una spiegazione del ruolo del portavoce e altre tecniche di discussione

si trovano nell’Appendice 2.

Una raccolta dei risultati della classe, come per esempio un istogramma che mostra il metodo in

relazione al volume della schiuma, potrebbe essere mostrata sulla lavagna.

Ritornando al sito web, gli alunni hanno l’opportunità di interagire con il sito inserendo i loro

metodi per creare e misurare la schiuma e riflettere:

Quali metodi hanno avuto più successo e perché?

Come hanno misurato la quantità di schiuma?

Riuscirebbero a ripetere i risultati ottenuti?

Ambasciatori

Le aree di interazione dell’ambasciatore in questo caso sono quelle di inizio delle attività e di

consigliere/consulente, se presente durante le parti pratiche dell’attività. In ogni caso,

l’ambasciatore può anche avere il ruolo di giudice e può dare informazioni per la fase finale delle

attività che include gli aspetti legati al marketing.

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Attività 4 Confrontare il “campione di prova” con un marchio noto 1,5

ore

Obiettivi

Usare un test per la schiuma per scoprire la differenza tra due campioni di bagnoschiuma

Eseguire un test valido o un confronto cambiando un fattore e misurando l’effetto

Confrontare materiali comuni sulla base delle loro proprietà Materiale per un gruppo di quattro alunni 1-3 bagnoschiuma in crema (per esempio del supermercato e di marca) “Prodotto di prova” Cosmetici Cosmici S.p.A. Pipetta Bottiglia da 2 litri con tacche ogni 100 ml Tubi o cilindri graduati trasparenti da 100 ml Cronometro Preparazione In una bottiglia di plastica etichettata come “A” o “prodotto di prova”, mescolare 50 ml di gel doccia trasparente e 50 ml di olio di semi di girasole a lungo e gentilmente in modo da ridurre al minimo la formazione di bolle e schiuma. Introduzione La pagina Divertirsi con la schiuma “Test di confronto” del sito introduce l’attività successiva. Gli scienziati di Cosmetici Cosmici S.p.A. hanno mandato agli alunni un campione del loro nuovo bagnoschiuma. Vorrebbero che gli alunni usassero un metodo per produrre schiuma al fine di testare il campione e uno o più marchi noti di bagnoschiuma liquido. Dovrebbero poi confrontare la qualità della schiuma tenendo in considerazione la quantità di schiuma prodotta e la sua durata. Devono infine riferire i risultati all’azienda. Attività Gli alunni scelgono le misurazioni da prendere e il metodo di registrazione dei risultati, per esempio fotografie o una tabella. Nella tabella sottostante è riportato un risultato tipico ottenuto aggiungendo 1 ml di bagnoschiuma in crema a 300 ml di acqua usando il metodo “agita in bottiglia”:

Campione Altezza della Schiuma raggiunta* dopo aver agitato 10 volte

Bagnoschiuma in crema del supermercato 550ml

Prodotto di prova (Gel doccia con olio di semi di girasole)

390ml

*Compreso il livello dell’acqua. Gli alunni possono scegliere di misurare esclusivamente la schiuma.

Si possono utilizzare dei cilindri graduati o dei tubi di plastica sigillabili al posto delle bottiglie. In

questo caso, il volume di acqua andrà modificato in modo che sia adatto al contenitore ma il

metodo “per scuotimento” sarà ugualmente efficace. Qui di seguito i risultati tipici ottenuti con un

bagnoschiuma comune:

Valore bagnoschiuma (ml) Acqua (ml) Altezza schiuma (ml) Volume schiuma (ml) 0.5 20 70 50 0.5 30 80 50

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0.5 40 90 50 1 20 80 60 1 30 95 65 1 40 100 60

Valore bagnoschiuma + olio 1 20 50 30 1 40 75 35

Osservazioni e conclusioni

Agli alunni viene chiesto di descrivere il metodo usato per misurare la schiuma e vengono poste

le seguenti domande:

Cosa mostrano i risultati?

Ci sono state delle misurazioni inusuali?

I gruppi sono giunti a conclusioni simili?

Consiglieresti la ricetta di prova? Che consiglio daresti ai ricercatori dell’azienda?

Ritornando al sito/osservazioni e conclusioni “test di confronto”, agli alunni viene chiesto di

pensare se i loro test siano corretti e quale campione abbia prodotto una schiuma di buona

qualità e che duri a lungo.

Informazioni per l’insegnante

L’aggiunta di olio riduce la capacità del prodotto di produrre schiuma e di conseguenza il gel

doccia con l’olio dovrebbe fare meno schiuma. Aggiungendo l’olio, per esempio quello di semi di

girasole, ad un liquido trasparente ne cambierà l’aspetto da trasparente a opaco/denso. Viene

messo a confronto con un bagnoschiuma in crema per far sì che i due prodotti di prova si

assomiglino.

Ambasciatori

Un Ambasciatore potrebbe essere presente durante le ricerche e fornire supporto industriale alle

attività comportandosi da consigliere/consulente. Potrebbe prestare assistenza nella fase di

progettazione e aiutare con il problem solving.

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Attività 5 Aumentare la viscosità 2 ore

Obiettivi

Testare l’efficacia di una scelta di agenti addensanti per aumentare la viscosità

Riconoscere le differenze tra liquidi in termini di facilità di scorrimento

Descrivere i cambiamenti che avvengono quando si mescolano delle sostanze

Materiale per un gruppo di quattro alunni

300 ml gel doccia trasparente

Tazza di maizena Tazza di sale Tazza di gel per capelli Cucchiaino Cilindro graduato da 100 ml Gommini adesivi tipo Patafix Imbuto filtrante Carta plastificata Vassoio Cronometro

Preparazione

Mescolare il gel doccia con 200 ml di acqua per produrre una soluzione fluida di gel trasparente.

Etichettarla come “ingrediente per fare le bolle”.

Etichettare la maizena, il sale e il gel per capelli rispettivamente come “polvere”, “granelli” e “gel”.

Introduzione

La pagina web “un problema fluido” spiega agli alunni il concetto di viscosità. Agli alunni viene

chiesto di pensare a come possono misurare la densità o la fluidità di un liquido. Dopo un

momento dedicato alla discussione ed alla condivisione delle idee, ritornando alla pagina web, gli

alunni imparano che i ricercatori di Cosmetici Cosmici devono produrre un bagnoschiuma con

una densità specifica e il loro ingrediente base è troppo fluido. L’azienda ha fornito 500 ml di

questo ingrediente a ciascun gruppo, in modo che gli alunni possano usarlo per gli esperimenti.

Inoltre, hanno inviato alcuni ingredienti che potrebbero addensare l’ingrediente per fare le bolle.

L’insegnante dovrebbe far sapere ai ragazzi che 500 ml di ingrediente per fare le bolle sono la

quantità totale a disposizione per tutti i loro test.

Attività

I gruppi pianificano e conducono le ricerche, facendo uso dei principi del “fair testing” ovvero una

tipologia di analisi dove di volta in volta solo una variabile è modificata mentre le altre sono tenute

costanti. Devono tenere in considerazione (i) la quantità di ingrediente per fare le bolle da usare

ogni volta, (ii) la quantità di addensante da aggiungere e se aggiungerlo gradualmente, e (iii)

come misurare la densità del liquido.

21

Idee per misurare la viscosità includono misurare in quanto tempo:

(i) una biglia o un oggetto simile cade in un cilindro graduato contenente il campione

(ii) il campione scorre attraverso un imbuto

(iii) delle “gocce” di campione scivolano su una superficie inclinata (un vassoio, carta plastificata,

ecc.).

I gruppi considerano anche l’aspetto, la sensazione al tatto3 e l’uso del prodotto.

Gli alunni dovrebbero essere incoraggiati a trovare un modo per registrare i loro risultati

autonomamente ed in modi diversi come per esempio con tabelle, grafici, poster, diagrammi o

fotografie.

Osservazioni e conclusioni

Ogni squadra condivide le proprie conclusioni con la classe usando i metodi descritti

nell’Appendice 2. In alternativa ciascun gruppo, a turno, può mostrare alla classe il suo metodo

più efficace. La pagina web “Sezione densa di contenuti” offre un’opportunità di rafforzare le

conclusioni a cui sono arrivati gli alunni al termine della ricerca.

Informazioni per l’insegnante

Il sale causerà un aumento della viscosità e il risultato finale sarà una miscela trasparente e viscosa simile al gel. Con la maizena si otterrà un liquido viscoso, appiccicoso e opaco, mentre il gel per i capelli non produrrà un liquido molto denso a meno che non se ne aggiungano grandi quantità. L’aggiunta di troppo sale causerà una diminuzione della viscosità, quindi andrebbe aggiunto molto lentamente in piccole quantità (pizzichi) mescolando delicatamente. 3 L’insegnante dovrebbe assicurarsi che vengano prese precauzioni per prevenire reazioni allergiche ai prodotti usati. Gli

alunni potrebbero indossare guanti protettivi. Consultare ASE BeSafe! (o equivalente locale) per indicazioni.

22

Attività 6 Creare una ricetta per il bagnoschiuma 2-3 ore

Obiettivi

Capire che i cosmetologi scelgono gli ingredienti in base alle loro proprietà specifiche.

Imitare i metodi usati dai cosmetologi per creare e testare la loro ricetta per il

bagnoschiuma

Confrontare sostanze comuni sulla base delle loro proprietà e collegare queste proprietà

agli usi quotidiani delle sostanze

Materiale per un gruppo di quattro alunni

Bagnoschiuma in crema (per esempio una marca venduta nei supermercati) 150 ml gel doccia trasparente Tazza di maizena Tazza di sale Tazza di gel per capelli Colorante alimentare Pipetta 20 ml olio essenziale 50 ml olio di semi di girasole Cilindro graduato Cucchiaino

Preparazione

Mischiare 150 ml di gel doccia trasparente e 100 ml di acqua per produrre una soluzione gel

trasparente e fluida. Questo sarà l’“ingrediente per fare le bolle” del bagnoschiuma.

Gli addensanti andranno etichettati come nell’attività precedente.

Etichettare l’olio di girasole come “olio idratante”.

Introduzione

L’e-mail sulla pagina web “Una ricetta per il successo” spiega che i ricercatori di Cosmetici

Cosmici stanno lavorando sodo sulla loro ricetta del bagnoschiuma e vorrebbero l’aiuto degli

alunni. L’insegnante mostra agli alunni un bagnoschiuma comune che sia denso, in crema,

colorato e con un profumo. I ricercatori dell’azienda hanno chiesto agli alunni di usare gli

ingredienti forniti loro per ideare un bagnoschiuma che abbia caratteristiche simili e che possa

piacere ai loro clienti. Gli alunni dovrebbero poi aiutarsi usando le informazioni che hanno

scoperto dalle ricerche precedenti.

Attività

Agli alunni vanno forniti tutti gli ingredienti e l’insegnante spiega che l’olio idratante aiuta ad

ammorbidire la pelle e aiuta a non farla diventare troppo secca. Gli alunni dovrebbero ricordarsi

dai risultati degli esperimenti precedenti che il sale farà ottenere il miglior risultato in termini di

densità facendo sì che la miscela rimanga trasparente ma solo se verrà aggiunto in piccole

quantità. Scopriranno che aggiungere olio vegetale dà un aspetto cremoso. Il colore e il profumo

conferiscono caratteristiche più propriamente estetiche. Gli alunni dovrebbero essere in grado di

giustificare la propria scelta del tipo di ingrediente e della quantità basandosi sulle scoperte

precedenti. Possono anche testare la schiuma delle proprie formulazioni e usare i dati per

produrre una scheda del prodotto.

23

Osservazioni e conclusioni

I Responsabili della Comunicazione di ciascun gruppo descrivono le ricette alla classe. Le ricette

vengono confrontate e se ne discutono le affinità e le differenze. Ritornando al sito web, gli alunni

sono incoraggiati a progettare e realizzare un poster per informare i clienti sulla qualità del loro

bagnoschiuma. La pagina web “Commercializzare la miscela” fornisce idee per aiutare gli alunni

durante questa fase.

Ciascun gruppo produce una scheda del prodotto che mostra le caratteristiche fondamentali della

formulazione specifica. Le ricette possono essere testate da altri gruppi o classi e confrontate con

le pubblicità fatte sui poster dei prodotti.

Estensione / Ulteriori ricerche

Dopo gli esperimenti viene mandata un’e-mail agli alunni (Scheda 4 dell’attività), insieme a una

ricetta campione di Cosmetici Cosmici S.p.A. (Scheda 5 dell’attività) contenente dettagli sugli

ingredienti usati nel campione di prova e che spiega che probabilmente è stato aggiunto troppo

olio. Agli alunni viene chiesto di fare un’ulteriore ricerca per migliorare la ricetta campione

riducendo la quantità di olio, e producendo il loro bagnoschiuma ideale.

Informazioni per l’insegnante

La spiegazione del perché si aggiunge olio (per esempio di semi di girasole) alle formulazioni è

che l’olio riduce l’irritazione che a volte può essere causata da altri ingredienti (gli ingredienti

schiumogeni) e idrata e ammorbidisce la pelle. In questo caso inoltre l’olio conferisce alla

formulazione un aspetto cremoso. Dovrebbe essere evidente a questo punto che l’aggiunta di

troppo olio è deleteria per le proprietà schiumogene della formulazione.

Ambasciatori

Gli Ambasciatori dell’azienda potrebbero partecipare nello sviluppo del bagnoschiuma, fornendo

supporto come consiglieri o consulenti. Nel caso in cui vengano progettati dei volantini

pubblicitari, questi potrebbero essere presentati agli Ambasciatori per avere un feedback e

potrebbe svolgersi una discussione a proposito delle qualità pubblicizzate e della formulazione.

Le presentazioni e le schede dei prodotti potrebbero anche essere ritirate dagli Ambasciatori e

verrebbe poi fornito un giudizio.

24

Scheda 3 dell’attività

E-mail da Cosmetici Cosmici S.p.A.

Da: Mike.Smith@CosmeticiCosmiciSpA.it

Inviato:

A: Consulenti scientifici

Oggetto: Creazione della schiuma

Gentili Consulenti,

Siamo un’importante azienda che produce ingredienti per numerosi prodotti di uso quotidiano

come creme solari, sapone, medicine e cibo. I nostri ricercatori stanno sviluppano un nuovo

bagnoschiuma e vorrebbero il vostro aiuto riguardo agli ingredienti più adatti e alle ricette da

utilizzare. Il bagnoschiuma deve produrre la giusta quantità di schiuma, non deve essere troppo

fluido, deve essere delicato sulla pelle e dovrebbe avere un bell’aspetto e un buon profumo per

piacere ai clienti.

Vi abbiamo inviato un campione del nostro ultimo bagnoschiuma da testare. Vorremmo che

trovaste un metodo per scoprire il valore del nostro bagnoschiuma mettendolo a confronto con un

qualsiasi bagnoschiuma che si può trovare al supermercato. I nostri ricercatori hanno bisogno di

sapere se pensate che faccia abbastanza schiuma e se questa duri abbastanza.

In secondo luogo, il bagnoschiuma non deve essere troppo fluido. Vorremmo che testasse alcuni

ingredienti che potremmo usare per rendere il prodotto sufficientemente denso per i nostri clienti.

Infine il bagnoschiuma dovrebbe idratare la pelle ed essere cremoso.

Vorremo che sviluppaste e testaste una vostra ricetta di bagnoschiuma usando le informazioni

che avete ricavato dagli esperimenti che avete condotto.

Vi chiediamo gentilmente di mandarci le vostre ricette e qualsiasi misurazione, tabella, grafico o

altra prova che pensiate possa aiutare i nostri ricercatori a produrre un prodotto di qualità per i

nostri clienti.

Speriamo di avere presto vostre notizie.

Mike Smith

Cosmetologo

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Scheda 4 dell’attività

Da: Mike.Smith@CosmeticiCosmiciSpA.it

Inviato:

A: Consulenti scientifici

Oggetto: Creazione della schiuma

Gentili consulenti

Grazie delle informazioni che ci avete inviato riguardo alle vostre ricerche. Le vostre idee per

produrre la schiuma sono molto interessanti e creative. I nostri cosmetologi qui in Cosmetici

Cosmici S.p.A. sono stati molto colpiti dall’accuratezza delle misurazioni dei vostri test sulla

schiuma.

Ci ha interessato il fatto che abbiate scoperto che il campione di prova del nostro nuovo

bagnoschiuma non sembrava essere valido se confrontato con altri marchi conosciuti. I nostri

ricercatori del controllo qualità ritengono che abbiamo aggiunto troppo olio alla nostra ricetta.

L’olio è fondamentale per dare idratazione e per evitare che gli altri ingredienti irritino la pelle.

Tuttavia troppo olio riduce la quantità di schiuma che l’ingrediente per crearla può produrre.

Vi abbiamo inviato una copia della ricetta che abbiamo usato per il nostro campione di prova

(Scheda 5 dell’attività). Vorremmo che sviluppaste una ricetta del bagnoschiuma migliorata

usando questi ingredienti e le informazioni che avete raccolto dai precedenti esperimenti. In

particolare vorremmo sapere in che misura cambiare la quantità di granelli di addensante e di olio

influisca sulla qualità del prodotto. I nostri ricercatori vi sarebbero grati se, dopo che avrete

testato la formazione di schiuma del bagnoschiuma e sarete soddisfatti del miglioramento nella

ricetta, poteste inviarcela insieme a misurazioni, risultati, fotografie o altre prove.

Cordiali saluti

Mike Smith

Cosmetologo

26

Scheda 5 dell’attività

Aggiungere lentamente il Thix alla soluzione schiumogena finché non si addensa. Aggiungere poi

l’olio essenziale lentamente, girando con delicatezza.

Aggiungere fragranza e colorante a piacimento.

Bagnoschiuma schiumoso semplice C1234

Ingrediente Funzione

Volume /

ml

Soluzione schiumogena Ingrediente schiumogeno 84,5

Olio essenziale Idratante/Anti-irritazione 15,0

Thix (Eckart Italia Srl) Addensante 0,5

Profumo Profumo Quanto

basta

Colore Colorante Quanto

basta

Aspetto: Opaco

Viscosità: Non misurata

27

SICURI SOTTO IL SOLE 1,5 ore

Attività 7 Grumi o polvere?

Obiettivi

Riconoscere che alcuni materiali devono essere modificati dal punto di vista fisico con la

macinatura per essere più adatti ad applicazioni come i prodotti solari.

Prevedere e testare il tempo impiegato da una serie di solidi per diventare oli.

Confrontare materiali comuni sulla base delle loro proprietà.

Fare osservazioni e misurazioni sistematiche e usarle per trarre delle conclusioni.

Materiale per un gruppo di quattro alunni:

Tesserini di ruolo (Appendice 1)

Cronometro

4 bottigliette trasparenti o tazze

Un cucchiaino di: zollette di zucchero, zucchero semolato, zucchero fine, zucchero a velo

300 ml olio vegetale o di semi di girasole

2 cucchiaini

Cilindro graduato da 100 ml

Introduzione

La pagina introduttiva “Protezione Solare” della sezione Sicurezza Sotto il Sole del sito fornisce il

punto di inizio e il contesto per le attività di questo argomento. Un video di uno scienziato del

settore (www.ciec.org.uk/sheep/A Un problema di grumi) viene usato per introdurre l’attività 7.

L’insegnante riassume il problema. L’ingrediente principale per le protezioni solari arriva dal

produttore sotto forma di grossi blocchi bianchi di materiale solido che deve essere reso polvere.

L’insegnante chiede agli alunni quale pensano sia il motivo e ascolta le risposte. Spiega poi che

dal momento che l’ingrediente vero è molto costoso, loro testeranno, in olio di cottura, dei solidi

simili a quelli usati nel settore. Nel proprio gruppo, gli alunni diranno quale dei campioni è il più

adatto ad essere mescolato ad una protezione solare liquida. Gli alunni sono incoraggiati a

spiegare il motivo della scelta rispondendo a domande come:

Quali proprietà del solido che hai scelto lo rendono migliore per essere mescolato al liquido?

Nelle protezioni solari perché dobbiamo assicurarci che i solidi o le polveri siano ben

miscelate nel liquido?

Attività

Gli alunni decidono i propri ruoli e le responsabilità relative alla ricerca (Appendice 1). A turno

aggiungono un diverso campione di zucchero ad ognuna delle bottigliette nelle quali è stata

precedentemente inserita una medesima e misurata quantità di olio ed agitano o mescolano

gentilmente per 20 secondi; fanno partire il cronometro e quando ritengono che la maggior parte

dello zucchero si sia depositato sul fondo del contenitore di plastica, fermano il cronometro e

annotano il tempo. Decidono poi un modo appropriato per registrare i risultati.

È probabile che, nella maggior parte dei casi, sarà possibile ottenere un risultato cronometrato

solo per lo zucchero semolato e per quello fine. Lo zucchero a velo probabilmente in parte

resterà in sospensione nell’olio, dimostrando che si tratta della miglior forma di solido da

28

mischiare nell’olio. Le zollette di zucchero affondano molto velocemente diventando

potenzialmente non misurabili. Per una misurazione efficace, si potrebbero usare contenitori più

alti oppure rompere le zollette in parti più piccole o misurare il tempo impiegato dalle zollette per

affondare senza mescolare. I risultati campione, ottenuti usando ogni volta un cucchiaino di

zucchero e 75 ml di olio, sono riportati qui di seguito:

La tabella a fianco indica il tempo impiegato

da quattro tipi diversi di zucchero per

affondare nell’olio (usando un contenitore alto

8 cm)

Osservazioni e conclusioni

L’insegnante e gli alunni discutono i risultati ottenuti nell’attività di classe:

Quali sostanze si mischiano meglio nel liquido?

Ci sono dei risultati anomali?

I gruppi hanno ottenuto risultati simili?

Quali dei campioni gli alunni raccomanderebbero per la protezione solare e perché?

La pagina del sito ‘Un problema di grumi” mostra agli alunni una serie di solidi immersi in un

liquido e dà loro l’opportunità di confrontare i propri risultati con quelli mostrati sullo schermo.

Ruolo degli Ambasciatori

Gli Ambasciatori potrebbero spiegare agli alunni i metodi usati nel settore industriale. Mostrare

agli alunni fotografie dell’attrezzatura e delle sostanze usate e portare campioni veri, se possibile,

potrebbe migliorare l’attività. Potrebbero fare una presentazione introduttiva o riepilogativa

riguardo l’importanza della protezione solare e dei doposole. Ciò sottolineerà la necessità di filtri

SPF e darà importanza al lavoro condotto dagli alunni. A questo punto potrebbe delinearsi la

sfida e l’ Ambasciatore avrebbe il ruolo di promotore.

Tipo di zucchero Tempo

Semolato 1 min 50 sec

Fine 2 min 35 sec

Zollette Troppo veloce per

essere misurato

A velo Lo zucchero rimane in

sospensione

29

Informazioni di background per l’insegnante

Le attività di classe si basano su processi in cui alcuni materiali vengono modificati per renderli

più adatti ad alcune applicazioni come i prodotti solari. Le attività si concentrano su due aree

principali: Scienza per la ricerca e lo sviluppo, che coinvolge la rottura di pezzi di particelle, e

Scienza per le applicazioni e le teorie, che introduce i concetti di formulazione di prodotti e di

verifica delle prestazioni.

L’industria produce ingredienti come il biossido di titanio e l’ossido di zinco (“ossidi metallici”) da

usare in varie applicazioni e particolarmente nei prodotti solari come lozioni, spray e stick.

Quando l’ossido metallico viene prodotto, deve essere filtrato dall’acqua. Dopo la filtratura,

sembra una “torta” bianca” che contiene ancora molta acqua. Quando la torta si asciuga, forma

dei grumi grandi e solidi. Questi pezzi vanno tritati fino a farli diventare polvere per (i) evitare che

i solidi finiscano sul fondo di un flacone di protezione solare e (ii) per dare un grado di protezione

ottimale contro le radiazioni UVA e UVB.

30

Attività 8 - Macinare i solidi 2-3 ore

Obiettivi

Riconoscere che la durezza e la dimensione di alcuni solidi li rendono adatti ad alcune

applicazioni, come per esempio la macinatura.

Trovare un metodo efficace per macinare i solidi fino a farli diventare una polvere.

Confrontare materiali comuni sulla base delle loro proprietà.

Materiale per un gruppo di quattro alunni

3 contenitori con coperchi

Materiali da macinare. Una tazza di uno dei seguenti materiali: pezzi di gessetti da 1-2 cm,

zollette di zucchero o chicchi di caffè.

Diversi materiali sferici per macinare, sia duri che morbidi e di diverse dimensioni: per esempio 2

fra i seguenti. Duri: biglie, cuscinetti a sfera, sfere grandi. Morbidi: palle di polistirolo, confetti al

cioccolato tipo “Smarties” o patatine rotonde al formaggio.

Imbuto con filtro

Cilindro graduato da 10-25 ml

Bilance

Introduzione

L’insegnante ricorda agli alunni il video del ricercatore industriale che spiega che l’ingrediente

solido di una crema solare deve essere ridotto in polvere. La classe discute, in un primo

momento in gruppi, le idee per un metodo adatto. L’insegnante spiega che nell’industria servono

quantità molto grandi di ingredienti quindi il metodo utilizzato deve essere efficace. Ritornando al

sito “Una soluzione solida’”, gli alunni guardano il video in cui il ricercatore industriale suggerisce

che agitare l’ingrediente solido della protezione solare insieme ad un’altra sostanza può aiutare a

ridurlo più facilmente in polvere. L’intenzione è che gli alunni sperimentino questa idea e

comunichino i risultati all’azienda.

Attività

L’insegnante spiega che, dato che l’ingrediente vero usato nella protezione solare è molto

costoso, i ricercatori industriali hanno messo a disposizione altri materiali (gesso, zollette di

zucchero o chicchi di caffè) che gli alunni possono usare per i loro esperimenti. Hanno anche

inviato alcuni materiali per macinare da utilizzare nei test in cui si agita il liquido (biglie, sfere,

cuscinetti a sfera, palle di polistirolo, smarties e patatine rotonde al formaggio).

Ai gruppi viene dato il tempo di esaminare i campioni e di discutere le proprietà dei materiali.

Ciascun gruppo sceglie un ingrediente e un materiale per macinarlo e motiva la scelta del tipo,

della quantità e della dimensione del materiale. Gli alunni dovrebbero essere incoraggiati a

progettare in che modo si assicureranno un test corretto. Devono tenere in considerazione fattori

di controllo quali il numero di volte che scuotono, la durata o il metodo di scuotimento usato.

Devono inoltre decidere come misureranno la quantità di ingrediente macinato prodotto.

Quando ogni “test di scuotimento” è completato, gli alunni separano il materiale per macinare

dall’ingrediente, rimuovono l’ingrediente non macinato, raccolgono il macinato e lo misurano,

registrandone il peso o il volume. Per misurare il volume, l’ingrediente macinato potrebbe essere

31

versato con un imbuto in un cilindro graduato. I risultati possono essere registrati in una tabella,

un istogramma o in un altro formato adatto.

I risultati campione di una varietà di materiali per macinare e ingredienti, ciascuno scosso 200

volte, si possono trovare nell’Appendice 3.

Osservazioni e conclusioni

Gli alunni parlano dei risultati ottenuti e devono decidere quale “sistema” di macinazione è il più

efficace, prendendo in considerazione il numero e la dimensione del materiale per macinare

usato. L’insegnante incoraggia gli alunni a ragionare sul perché alcuni metodi non siano efficaci

quanto altri. I materiali più duri sono migliori per macinare con questa tecnica. Se il materiale per

macinare è troppo grande o troppo piccolo, sarà meno efficace. Gli alunni potrebbero usare

prove fotografiche per registrare i propri risultati, mostrando degli esempi dei materiali usati per

gli esperimenti. Sono gli alunni a dover scegliere un modo adatto per comunicare i risultati a

Cosmetici Cosmici S.p.A.. Tornando al sito web, l’insegnante può mostrare agli alunni fotografie

della macina usata nell’industria e del prodotto finale.

Ruolo degli Ambasciatori

Gli Ambasciatori del settore industriale possono potenziare le lezioni portando esempi dei

materiali effettivamente macinati, prima e dopo la macinatura, e dei materiali per macinare, come

le sfere di ceramica usate nell’impianto e nel laboratorio. Per le dimostrazioni, si possono usare

campioni di vere dispersioni di biossido di titanio, così come materiali non lavorati. In aggiunta a

queste materie prime, possono essere usate anche vere formulazioni di protezioni solari in

diversi formati. Gli Ambasciatori potrebbero rispondere alle domande degli alunni o dare un

riscontro sulla qualità dei metodi di ricerca e dei risultati della classe.

Informazioni di background per gli insegnanti

Il gesso e i chicchi di caffè danno luogo alla differenza più grande misurabile a riguardo della

presenza o meno dei materiali usati per macinare. Il gesso e le zollette di zucchero danno il

prodotto macinato più separabile dal materiale non macinato e possono anche essere messi in

relazione con la polvere di biossido di titanio bianco usato nell’industria.

Gli smarties e le patatine rotonde al formaggio sono perfetti per dimostrare la fragilità di alcuni

solidi. Il materiale per macinare deve essere durevole e non rompersi. Scuotendo gli smarties

con gesso/zollette di zucchero/chicchi di caffè, sia il loro rivestimento che parte del cioccolato al

loro interno si sbriciolano. Usando le patatine rotonde al formaggio, entrambi i materiali si

rompono rendendo la polvere di gesso/zucchero/chicchi inutilizzabile.

Nell’industria, dopo aver filtrato, asciugato e macinato la “torta” secca di ingrediente per la

protezione solare, le particelle di biossido di titano sono ancora raggrumate o “aggregate”. La

polvere viene mescolata ad un olio cosmetico (o all’acqua) e ad un “disperdente”. Al fine di

separare i grumi o le particelle, la miscela passa attraverso un “mulino a sfere” che contiene

numerose piccole sfere di ceramica dura. Si tratta del procedimento che cerchiamo di imitare in

questa attività.

Gli ingredienti di ossido metallico possono anche essere usati nella plastica per evitare il

deterioramento di alimenti e bevande a causa delle radiazioni UV.

32

Attività 9 - Testare le protezioni solari 1 ora

Obiettivi

Capire che diversi livelli di protezione UV posso essere ottenuti usando diversi tipi e

diverse quantità di ingredienti all’interno delle protezioni solari.

Testare una serie di prodotti per la protezione solare e metterli in ordine di capacità di

protezione

Capire che alcuni cambiamenti sono reversibili

Condurre un “fair test” ovvero diverse analisi dove di volta in volta una sola variabile viene

modificata e gli altri parametri rimangono i medesimi.

Materiale per un gruppo di quattro alunni

Sacchetto di sfere UV-attive2

Piccoli campioni (per esempio da 5 ml) di fattore protettivo solare 5, 15, e 50+

Carta assorbente

Vassoio o scatola

3 bicchieri di plastica

Cucchiaino

Pipetta

Pennello

Cilindro graduato da 10 ml

Preparazione

Versare le protezioni solari in tre contenitori etichettati come A, B e C.

Introduzione

L’insegnante introduce la lezione chiedendo agli alunni cosa sanno a proposito dei fattori di

protezione solare (SPF) e dell’importanza della protezione solare. Gli alunni possono creare una

tabella con le seguenti colonne che possono completare dopo la ricerca: cosa sanno, cosa

vorrebbero sapere e cosa hanno imparato. L’insegnante spiega che un po’ di sole ci fa bene ma

un’esposizione eccessiva può causare invecchiamento prematuro, scottature ed arrossamento

della pelle.

L’insegnante ricorda agli alunni i loro esperimenti precedenti e che l’industria di settore produce

ingredienti usati nelle protezioni solari. Una volta che l’ingrediente è macinato e reso una polvere

e mescolato con la parte liquida, i ricercatori industriali devono testare le miscele per controllarne

l’efficacia. Una protezione solare ha un SPF alto se impedisce al sole di danneggiare la pelle. Le

protezioni solari con un SPF basso evitano i danni causati dal sole ma sono meno efficaci. L’e-

mail sulla pagina “Test della protezione solare” del sito introduce l’attività. Gli scienziati hanno

inviato agli alunni tre campioni di protezione solare (A, B, C) e vorrebbero che gli alunni li

testassero per vedere quale dà la miglior protezione solare. Dato che non dovremmo usare la

nostra pelle per i test, i ricercatori hanno anche inviato alcune sfere molto speciali, che cambiano

colore sotto la luce UV (luce del sole).

4Preferibilmente tutte dello stesso colore quando vengono irradiate (cercare fornitori online). È possibile ordinare sacchetti che

contengono 100-250 sfere.

33

Attività

Gli alunni discutono di come possono testare le protezioni solari. Devono decidere come possono

applicare la protezione sulle sfere e come assicurarsi che il “fair test” sia condotto in maniera

corretta. Possono decidere di misurare la stessa quantità di protezione ogni volta usando

cucchiai, pipette o piccoli cilindri graduati. Potrebbero usare una spazzola o uno spray per coprire

le sfere o applicare la protezione solare mettendone una quantità precisa sulle mani e poi

sfregando le sfere. L’attività, se possibile, dovrebbe svolgersi lontano dalle finestre finché le sfere

non vengono portate all’esterno. Questo ridurrà al minimo i cambiamenti cromatici nella prima

fase dell’esperimento. Ogni set di sfere può essere messo su un vassoio o in una scatola e

dovrebbe essere tenuto coperto fino a che non viene portato all’aperto ed esposto alla luce

solare per un breve periodo. Gli alunni poi osservano il cambiamento cromatico, posizionano le

sfere in ordine di capacità di protezione e annotano i risultati. Devono poi fare delle ipotesi su

quale SPF pensano corrisponda a ciascun campione di protezione solare, osservando

attentamente il grado di cambiamento cromatico prodotto per ogni sfera.

Osservazioni e conclusioni

Ritornando alla seconda pagina web di “Test di Protezione Solare”, gli alunni possono prendere

parte ad una breve attività scegliendo quale crema solare garantisce la protezione maggiore. I

risultati dell’attività di classe vengono poi discussi:

Tutti i gruppi hanno avuto risultati simili?

Quale campione pensano abbia l’SPF più alto? Perché?

Come si assicurano di aver condotto un “fair test” nella maniera corretta? Come migliorerebbero

il loro test?

Controllo qualità

Le pagine web successive in questa sezione introducono il controllo qualità e permettono agli

alunni di “testare” campioni di creme solari ed interpretare i risultati riprodotti in un grafico. Gli

alunni possono anche imparare gli usi della protezione UV per vari prodotti.

Ruolo degli Ambasciatori

Gli Ambasciatori potrebbero migliorare e supportare le attività della classe fornendo delle

fotografie di test su protezioni solari portati dal laboratorio insieme a semplici tabelle e/o grafici di

risultati veri. Gli alunni possono anche voler comunicare i risultati dei loro esperimenti agli

Ambasciatori e rispondere a domande.

Informazioni di background per l’insegnante

Alcune aziende che producono ingredienti attivi per i prodotti solari non vendono le protezioni

solari direttamente ai clienti…Ciononostante le aziende hanno reparti di “Test di formulazioni e di

Qualità dichiarate” dove preparano prodotti per la protezione solare per poter controllare che

funzionino in modo corretto. Queste formulazioni sono testate, tra l’altro, per quanto riguarda il

loro Fattore di Protezione Solare (SPF) e la protezione contro le radiazioni UVA.

Le sfere UV-attive cambiano colore quando esposte alla luce del sole perché sono fatte con uno

speciale materiale reversibilmente fotocromatico. Questo materiale cambia la sua struttura

chimica quando viene esposto alla luce ultravioletta (come quella del sole) e può così assorbire

34

un pigmento colorato o una tinta. Una volta lontano dalla luce del sole, perde nuovamente il

colore.

35

Appendice 1

Tesserini di ruolo

Tutte le sessioni della classe coinvolgono alunni che lavorano insieme a gruppi di quattro.

All’interno del gruppo ogni alunno è responsabile di un diverso compito o ruolo e indossa un

tesserino che lo identifica. Le immagini sottostanti possono essere fotocopiate su cartoncino e

diventare tesserini infilandole in un porta-tesserino di plastica. I tesserini possono essere tenuti in

portafogli “di gruppo”, da usare regolarmente durante ogni lezione di scienze.

Gli alunni dovrebbero essere incoraggiati a scambiarsi i tesserini di lezione in lezione. Ciò

permetterà a ciascun alunno di provare le responsabilità che ogni ruolo comporta.

L’Amministratore tiene un registro scritto e illustrato per il gruppo

Il Responsabile del Materiale raccoglie, prepara e poi restituisce tutta l’attrezzatura usata dal

gruppo.

Il Responsabile della Comunicazione raccoglie le idee del gruppo e le riporta al resto della

classe.

Il Responsabile della Salute e della Sicurezza è responsabile della sicurezza del gruppo e si

assicura che tutti lavorino usando l’attrezzatura con attenzione.

Nel caso in cui fossero necessari gruppi da 5 studenti, possono essere aggiunti anche i seguenti

ruoli:

Il Responsabile del Personale – ha la responsabilità di risolvere i conflitti interni al gruppo e

assicurarsi che la squadra lavori in modo collaborativo.

Ai tesserini servono le spille

36

Appendice 2

Strategie per la discussione Le strategie qui proposte sono largamente usate come parte del

progetto Discussions in Primary Science (DiPS) e si sono dimostrate

efficaci nello sviluppo del pensiero indipendente e delle capacità di

discussione degli alunni.

L’uso di queste strategie è fortemente raccomandato durante le attività

di questo sito. Le icone sottostanti, con una descrizione di ciascuna

strategia, sono disponibili su tutte le pagine web delle attività, e

suggeriscono il tipo di discussioni che più si adattano alle singole

attività.

Carte per la discussione

Le carte per la discussione aiutano l’insegnante a facilitare queste

discussioni con le lettere, i numeri, le figure e le forme, permettendo

all’insegnante di raggruppare alunni in vari modi.

L’esempio qui riportato mostra un set da usare con quattro alunni. Il set

va copiato su carta di colore diverso e vanno formati dei gruppi di

conversazione unendo gli alunni con le carte dello stesso colore. Gli

alunni possono quindi mettersi a coppie trovando un compagno con lo

stesso animale o una lettera diversa, per esempio elefante, rinoceronte

o una coppia con le b. Ogni coppia di conversazione ha quindi una carta

con un numero o una forma diversi.

I numeri o le forme posso essere usati in modo simile, per formare

coppie e gruppi alternativi.

Nota: I modelli di carte per la discussione sono in formato MS Word,

così da essere modificabili.

Tempo di Pensiero Individuale

A ogni alunno viene dato il tempo di pensare da solo al compito prima di

iniziare il lavoro in coppia o in gruppi.

Compagni di discussione

37

Ogni alunno ha un compagno con cui può condividere idee ed esprimere

opinioni o programmare. Ciò accresce la sicurezza ed è particolarmente utile

nel caso in cui gli alunni abbiano avuto poca esperienza di discussioni di

gruppo.

Discussione A>B

Gli alunni parlano a turno nella coppia in modo strutturato, per esempio A

parla mentre B ascolta, poi B risponde. Quindi B parla ad A mentre A ascolta

e poi A risponde a B.

Effetto valanga

Gli alunni prima parlano a coppie per sviluppare le prime idee. Le coppie

diventano gruppi da quattro e ampliano le idee già pensate. I quattro

diventano otto e condividono con un altro gruppo le proprie idee.

Portavoce

Una volta che il gruppo ha portato a termine il compito, alcuni membri del

gruppo vengono nominati “portavoce” e si spostano in un nuovo gruppo per

riassumere e spiegare le idee del proprio gruppo.

Puzzle

Vanno assegnati numeri, segni o simboli diversi a ciascun alunno di un

gruppo. Si riformano i gruppi, unendo gli alunni con segni, simboli o numeri

uguali; per esempio tutti i rossi, tutti i 3, tutti i conigli e così via. Ad ogni

gruppo viene assegnato un compito o una ricerca diversi. Si ricostituiscono

poi i gruppi originali (puzzle) in modo che ciascun gruppo abbia al suo

interno qualcuno che conosce una parte del compito. Gli alunni dovranno

discutere per condividere e mettere insieme i risultati.

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Appendice 3

Risultati campione con una serie di materiali per macinare e ingredienti scossi ciascuno 200 volte

Materiale macinato

Numero di pezzi usati

Materiale per macinare

Numero di materiali per macinare usati

Quantità di polvere ottenuta (ml)

Gesso 6 Nessuno - 0-1

Gesso 6 Biglie medie 8 4-5

Gesso 6 Perline grandi 6 0.5

Zollette di zucchero

6 Nessuno - 3,5-4

Zollette di

zucchero

10 Biglie medie 20 4

Zollette di

zucchero

6 Sfere grandi 6 1

Zollette di

zucchero

6 Sfere di vetro 20-30 3

Zollette di

zucchero

6 Smarties 10 -

Zollette di

zucchero

6 Patatine rotonde al formaggio

6 -

Chicchi di caffè

- Nessuno - 0

Chicchi di caffè

8 Biglie medie 10 15