La tecnologia del legno: esperienze didattiche dalla...
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La tecnologia del legno: esperienze didattiche dalla scuola primaria all’università Wood technology: teaching experience from primary school to university Tiziana Urso, Alan Crivellaro Dip. TESAF, Università di Padova, Viale dell’Università 16 Legnaro (PD) [email protected] [email protected] LA DIDATTICA NELLA SCUOLA PRIMARIA: PROGETTO CONOSCIAMO L’ALBERO DAL SUO LEGNO Nella programmazione didattica delle scuole primarie e secondarie l’insegnamento degli aspetti del legno come materiale passano spesso in secondo piano. Tale disinformazione si ritrova anche negli errori che frequentemente si riscontrano nel materiale didattico per la scuola (vedi box a lato). Il learning by doing è un sistema didattico ottimo anche per la didattica a tutti i livelli, compresa quella universitaria, tanto che le esercitazioni pratiche rivestono sempre una buona percentuale dei crediti formativi previsti. Allo scopo di migliorare la didattica della tecnologia del legno a tutti i livelli di formazione, sono state studiate e predisposte semplici esperienze per far conoscere agli studenti delle scuole il materiale legno e le opportunità che esso può offrire. Si è sviluppato così un progetto finalizzato alla individuazione di semplici attività didattiche mirate alla conoscenza del legno, iniziando a far scoprire il materiale legno in alcuni suoi aspetti peculiari. Tali attività sono state presentate nel corso di alcune lezioni pratiche in due diverse scuole primarie, e in più edizioni della mostra scientifica interattiva “Sperimentando”, che si tiene ogni anno a Padova, rivolta anche ai ragazzi della scuola secondaria. Parallelamente, sono state studiate e predisposte alcune esercitazioni pratiche a livello universitario, allo scopo di far interagire direttamente gli studenti con gli apparati di prova e di superare le difficoltà pratiche legate alla necessità di apparecchiature specifiche comunemente non disponibili in aula. LA DIDATTICA A LIVELLO UNIVERSITARIO STIMA DELL’UMIDITÀ E DEI MOVIMENTI DIMENSIONALI Lo stato anidro del legno viene ottenuto in stufa ventilata con tempi tecnici incompatibili con la programmazione didattica. È stata così utilizzata in aula la procedura messa a punto da Cavalli & Benvenuti (1999), che prevede l’essiccazione del legno utilizzando un comune forno a microonde di tipo domestico, e che porta a risultati affidabili in tempi congrui alla didattica (2 ore circa). La necessità di rimanere all’interno delle 2 ore della lezione porta ad alcuni limiti tecnici, in particolare alla difficoltà di stabilire con esattezza quando interrompere il ciclo di essiccazione, e considerare come peso anidro l’ultimo valore di peso determinato. I valori dell’umidità e dei ritiri così determinati sono approssimativi, ma comunque didatticamente efficaci. Pesata Peso (g) Dimensione tangenziale (mm) Umidità del legno (%) 1 35.60 57.3 78.0 2 33.61 57.3 68.1 3 32.60 57.3 63.0 4 29.13 57.2 45.7 5 28.12 57.0 40.6 6 26.34 56.4 31.7 7 25.83 55.9 29.2 8 24.81 54.6 24.1 10 23.28 53.0 16.4 13 21.75 50.8 8.0 14 20.00 48.3 0.0 (stimata) STIMA DEL MODULO ELASTICO E DELLA RESISTENZA A FLESSIONE L’apparato che impartisce il carico al provino è composto da un recipiente in plastica (A), una tavoletta di sostegno (B) e da un’asta in metallo (C) che grava direttamente sul provino. L’asta metallica scorre verticalmente in un sistema che mantiene in posizione ortogonale rispetto al provino. Il provino di legno (E) ha una sezione quadrata di 4 mm di lato e una lunghezza di 20 cm; poggia su due supporti (D) che hanno una distanza regolabile. Direttamente sotto il provino, in corrispondenza dell’asta metallica verticale, poggia un comparatore centesimale (F) per la rilevazione delle deformazioni corrispondenti ad ogni aumento di carico. È necessaria inoltre una bilancia tecnica e 1-2 litri di acqua. Il risultato della misura delle deformazioni del provino, in seguito a successive applicazioni di carico, viene riportato in una semplice tabella a due colonne. I dati sperimentali così raccolti permettono di completare la tabella nella quale sono indicate le dimensioni del provino ed il suo peso (per il calcolo della massa volumica), le distanza fra gli appoggi, i valori di carico e deformazione al punto elastico. È possibile quindi determinare il modulo di elasticità (MOE) e il modulo di rottura (MOR). MOSTRA SCIENTIFICA “SPERIMENTANDO” Parallelamente all’aspetto espositivo della mostra, diverso di anno in anno in base al tema generale assegnato, sono state studiate attività interattive semplici e divertenti, privilegiando l’aspetto divulgativo. L’aspetto botanico del materiale è sempre stato affiancato da quello più tecnologico e applicativo. Bibliografia Benvenuti L., Cavalli R., 1999 - L’impiego del forno a microonde di tipo domestico per la determinazione rapida dell’umidità del legno. Rivista di Ingegneria Agraria 2: 117-122. Foulger A. N., 1969 - Classroom demonstration of wood properties. U.S. Department of Agriculture Forest Service Forest Products Laboratory. Garrard, A.W., Barnes H.M., Seale R.D. & Conners T.E., 1999 – Wood Magic Science Fair. Forest Products J. 49(2): 10-15 Lockee B.B., Pugh, C.E., Zink-Sharp A., 2003 - Wood magic at a distance. Forest Products J. 53(9): 6-14 Hoadley, R.B., 2000 - Understanding wood: a craftsman’s guide to wood technology. New York: The Touton Press. EN 13183-1:2003 Umidità di un pezzo di legno segato – Determinazione tramite il metodo per pesata Kollmann F. P., Côté W. A., 1968 - Principles of wood science and technology, Springer Verlag, Berlin Urso T., Coan L., 2008 - Draft bring the wood study in school. In: -. ICERI 2008 Proceedings CD. Madrid, 17-19 novembre 2008, VALENCIA:IATED. Urso T., Crivellaro A. 2008 - Experimental teaching in wood technology. In: -. ICERI 2008 Proceedings CD. Madrid, 17-19 novembre 2008, VALENCIA:IATED Sono state proposte attività pratiche semplici, divertenti, non pericolose, brevi, studiate per ragazzi del secondo ciclo della scuola primaria. Il progetto si è sviluppato in un percorso intuitivo diviso in due parti, una collegata all'aspetto botanico del materiale, l'altra a quello più tecnologico. Le attrezzature richieste per una esercitazione di base di tecnologia del legno vanno da semplici apparecchiature da laboratorio, normalmente presenti nei laboratori didattici, a più sofisticate e specifiche macchine di prova, costose e utilizzabili solo da personale adeguatamente addestrato. Il nostro intento è stato quello di voler rendere gli studenti partecipi allo svolgimento di tutte le esercitazioni, consentendo loro di prendere parte attiva alle attività proposte. Si riportano qui le esperienze legate al rapporto fra legno ed acqua e sulle proprietà meccaniche del legno, particolarmente difficoltose in aula per la necessità di limitare l’impiego di attrezzature specifiche per queste tipologie di prove ed i lunghi tempi tecnici solitamente necessari. Altre esercitazioni messe a punto hanno riguardato la datazione dendrocronologica e la caratterizzazione del legno di interesse culturale. Particolare di un plastico scientifico degli anni ’70, nel quale è schematizzata la sezione di “tronco di dicotiledone”. Per quanto questa figura sia uno schema che non rispecchia nessun legno realmente esistente, sono molte le inesattezze e gli errori veri e propri per quanto riguarda il legno: •gli anelli apparentemente sono a porosità anulare, tuttavia le cellule del legno tardivo appaiono essere tutte fibre. In realtà, il disegno richiama un legno omoxilo, nel quale i vasi primaticci sono totalmente fuori luogo •pur avendo solo tre anni, i vasi primaticci presentano tutti le tille: apparentemente manca l’alburno •gli anelli appaiono più scuri nella zona primaticcia, e più chiari nella zona tardiva, nella realtà normalmente è il contrario •il primo anello, quello più centrale, viene indicato come “legno di 1 anno”, mentre quello più esterno come “legno di 3 anni”: in realtà l’anello più centrale ha 3 anni, quello periferico 1 solo anno, essendo stato prodotto per ultimo Collana Plastici Scientifici Edizioni Rico Firenze Sessione 8: Innovazione sostenibilità e impatti dell’uso del legno Prova effettuata su campioni imbibitidi legno di faggio di circa 50x50x15 mm (dimensione minima parallela alla fibratura): ogni studente possedeva il proprio campione. Dopo avere determinato il peso e il volume di ciascun campione, si è proceduto con l'essiccazione nel forno a microonde, applicando cicli successivi di riscaldamento a potenza 750 W. I primi cicli hanno avuto una durata di 4-5 minuti, ridotta successivamente a 3 minuti via via che l’acqua evaporava dal campione. Tra due cicli consecutivi i campioni sono stati posti a raffreddare in campane di vetro contenenti gel di silice. La procedura è stata ripetuta fino a quando due pesate successive ihanno indicato una differenza in peso nell’ordine del 5% del peso iniziale del campione. La durata della prova in tabella è stata di circa 100 minuti
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La tecnologia del legno: esperienze didattiche dalla scuola primaria all’università Wood technology: teaching experience from primary school to university
Tiziana Urso, Alan Crivellaro
Dip. TESAF, Università di Padova, Viale dell’Università 16 Legnaro (PD) [email protected] [email protected]
LA DIDATTICA NELLA SCUOLA PRIMARIA: PROGETTO CONOSCIAMO L’ALBERO DAL SUO LEGNO
Nella programmazione didattica delle scuole primarie e secondarie l’insegnamento degli aspetti del legno come materiale passano spesso in secondo piano. Tale disinformazione si ritrova anche negli errori che frequentemente si riscontrano nel materiale didattico per la scuola (vedi box a lato). Il learning by doing è un sistema didattico ottimo anche per la didattica a tutti i livelli, compresa quella universitaria, tanto che le esercitazioni pratiche rivestono sempre una buona percentuale dei crediti formativi previsti. Allo scopo di migliorare la didattica della tecnologia del legno a tutti i livelli di formazione, sono state studiate e predisposte semplici esperienze per far conoscere agli studenti delle scuole il materiale legno e le opportunità che esso può offrire. Si è sviluppato così un progetto finalizzato alla individuazione di semplici attività didattiche mirate alla conoscenza del legno, iniziando a far scoprire il materiale legno in alcuni suoi aspetti peculiari. Tali attività sono state presentate nel corso di alcune lezioni pratiche in due diverse scuole primarie, e in più edizioni della mostra scientifica interattiva “Sperimentando”, che si tiene ogni anno a Padova, rivolta anche ai ragazzi della scuola secondaria. Parallelamente, sono state studiate e predisposte alcune esercitazioni pratiche a livello universitario, allo scopo di far interagire direttamente gli studenti con gli apparati di prova e di superare le difficoltà pratiche legate alla necessità di apparecchiature specifiche comunemente non disponibili in aula.
LA DIDATTICA A LIVELLO UNIVERSITARIO
STIMA DELL’UMIDITÀ E DEI MOVIMENTI DIMENSIONALI Lo stato anidro del legno viene ottenuto in stufa ventilata con tempi tecnici incompatibili con la programmazione didattica. È stata così utilizzata in aula la procedura messa a punto da Cavalli & Benvenuti (1999), che prevede l’essiccazione del legno utilizzando un comune forno a microonde di tipo domestico, e che porta a risultati affidabili in tempi congrui alla didattica (2 ore circa). La necessità di rimanere all’interno delle 2 ore della lezione porta ad alcuni limiti tecnici, in particolare alla difficoltà di stabilire con esattezza quando interrompere il ciclo di essiccazione, e considerare come peso anidro l’ultimo valore di peso determinato. I valori dell’umidità e dei ritiri così determinati sono approssimativi, ma comunque didatticamente efficaci.
Pesata Peso (g)
Dimensione tangenziale (mm)
Umidità del legno (%)
1 35.60 57.3 78.0
2 33.61 57.3 68.1
3 32.60 57.3 63.0
4 29.13 57.2 45.7
5 28.12 57.0 40.6
6 26.34 56.4 31.7
7 25.83 55.9 29.2
8 24.81 54.6 24.1
10 23.28 53.0 16.4
13 21.75 50.8 8.0
14 20.00 48.3 0.0 (stimata)
STIMA DEL MODULO ELASTICO E DELLA RESISTENZA A FLESSIONE L’apparato che impartisce il carico al provino è composto da un recipiente in plastica (A), una tavoletta di sostegno (B) e da un’asta in metallo (C) che grava direttamente sul provino. L’asta metallica scorre verticalmente in un sistema che mantiene in posizione ortogonale rispetto al provino. Il provino di legno (E) ha una sezione quadrata di 4 mm di lato e una lunghezza di 20 cm; poggia su due supporti (D) che hanno una distanza regolabile. Direttamente sotto il provino, in corrispondenza dell’asta metallica verticale, poggia un comparatore centesimale (F) per la rilevazione delle deformazioni corrispondenti ad ogni aumento di carico. È necessaria inoltre una bilancia tecnica e 1-2 litri di acqua. Il risultato della misura delle deformazioni del provino, in seguito a successive applicazioni di carico, viene riportato in una semplice tabella a due colonne. I dati sperimentali così raccolti permettono di completare la tabella nella quale sono indicate le dimensioni del provino ed il suo peso (per il calcolo della massa volumica), le distanza fra gli appoggi, i valori di carico e deformazione al punto elastico. È possibile quindi determinare il modulo di elasticità (MOE) e il modulo di rottura (MOR).
MOSTRA SCIENTIFICA “SPERIMENTANDO”
Parallelamente all’aspetto espositivo della mostra, diverso di anno in anno in base al tema generale assegnato, sono state studiate attività interattive semplici e divertenti, privilegiando l’aspetto divulgativo. L’aspetto botanico del materiale è sempre stato affiancato da quello più tecnologico e applicativo.
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Sono state proposte attività pratiche semplici, divertenti, non pericolose, brevi, studiate per ragazzi del secondo ciclo della scuola primaria. Il progetto si è sviluppato in un percorso intuitivo diviso in due parti, una collegata all'aspetto botanico del materiale, l'altra a quello più tecnologico.
Le attrezzature richieste per una esercitazione di base di tecnologia del legno vanno da semplici apparecchiature da laboratorio, normalmente presenti nei laboratori didattici, a più sofisticate e specifiche macchine di prova, costose e utilizzabili solo da personale adeguatamente addestrato. Il nostro intento è stato quello di voler rendere gli studenti partecipi allo svolgimento di tutte le esercitazioni, consentendo loro di prendere parte attiva alle attività proposte. Si riportano qui le esperienze legate al rapporto fra legno ed acqua e sulle proprietà meccaniche del legno, particolarmente difficoltose in aula per la necessità di limitare l’impiego di attrezzature specifiche per queste tipologie di prove ed i lunghi tempi tecnici solitamente necessari. Altre esercitazioni messe a punto hanno riguardato la datazione dendrocronologica e la caratterizzazione del legno di interesse culturale.
Particolare di un plastico scientifico degli anni ’70, nel quale è schematizzata la sezione di “tronco di dicotiledone”. Per quanto questa figura sia uno schema che non rispecchia nessun legno realmente esistente, sono molte le inesattezze e gli errori veri e propri per quanto riguarda il legno: •gli anelli apparentemente sono a porosità anulare, tuttavia le cellule del legno tardivo appaiono essere tutte fibre. In realtà, il disegno richiama un legno omoxilo, nel quale i vasi primaticci sono totalmente fuori luogo •pur avendo solo tre anni, i vasi primaticci presentano tutti le tille: apparentemente manca l’alburno •gli anelli appaiono più scuri nella zona primaticcia, e più chiari nella zona tardiva, nella realtà normalmente è il contrario •il primo anello, quello più centrale, viene indicato come “legno di 1 anno”, mentre quello più esterno come “legno di 3 anni”: in realtà l’anello più centrale ha 3 anni, quello periferico 1 solo anno, essendo stato prodotto per ultimo
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Sessione 8: Innovazione sostenibilità e impatti dell’uso del legno
Prova effettuata su campioni imbibitidi legno di faggio di circa 50x50x15 mm (dimensione minima parallela alla fibratura): ogni studente possedeva il proprio campione. Dopo avere determinato il peso e il volume di ciascun campione, si è proceduto con l'essiccazione nel forno a microonde, applicando cicli successivi di riscaldamento a potenza 750 W. I primi cicli hanno avuto una durata di 4-5 minuti, ridotta successivamente a 3 minuti via via che l’acqua evaporava dal campione. Tra due cicli consecutivi i campioni sono stati posti a raffreddare in campane di vetro contenenti gel di silice. La procedura è stata ripetuta fino a quando due pesate successive ihanno indicato una differenza in peso nell’ordine del 5% del peso iniziale del campione. La durata della prova in tabella è stata di circa 100 minuti
