I percorsi curriculari del Vanno del Liceo Scientifico Opzione Scienze Applicate

Durante il secondo incontro nazionale del progetto LS-OSA lab tenuto a Torino nei giorni 10-12aprile 2014, gruppi di lavoro formati da docenti delle scuole polo e docenti dell'Università RomaTre, sotto la supervisione e con la consulenza di questi ultimi, hanno elaborato i percorsi curricularidel Vanno per le discipline di Fisica e di Scienze.

I percorsi curriculari sono strutturati in moduli didattici ciascuno dei quali articolato in unità; perciascun argomento sono stati individuati:

• i prerequisiti, cioè conoscenze, abilità e competenze da sviluppare negli anni precedenti chegli studenti dovranno aver acquisito all' inizio del Vanno;

• i contenuti irrinunciabili, le abilità e le competenze che gli studenti dovranno aver acquisitoal termine del Vanno.

Per quanto concerne Fisica i moduli didattici sono 4 (Elettromagnetismo, Relatività, FisicaQuantistica e Fisica Moderna) a cui è assegnato un peso (in termini di ore e di impegnocomplessivo richiesto agli studenti) pari al 40%, 20%, 30% e 10% rispettivamente. Il modulodell'Elettromagnetismo è suddiviso in due unità didattiche, "Induzione Elettromagnetica" e"Equazioni di Maxwell e Onde Elettromagnetiche".

Per Scienze i moduli sono tre e precisamente: "Il binomio struttura/funzione nella chimica organica ebiologica. Biochimica e metabolismi", composto dalle unità didattiche "La Chimica del Carbonio","Stereoisomeria: relazione tra struttura e attività", "Principali gruppi funzionali e loro reattività", "Lebiomolecole: struttura, caratteristiche chimico-fisiche e reattività", "Metabolismo energetico"; ilmodulo "Le applicazioni dei processi biologici", composto dalla unità didattica "Genetica deimicrorganismi e tecnologia del DNA ricombinante", e il modulo "Il Pianeta Terra come sistemaintegrato", composto dalle unità didattiche "Il pianeta come sistema integrato di biosfera, litosfera,idrosfera, criosfera e atmosfera" e "I modelli della tettonica globale". Il peso dei tre moduli e del45%,27.5% e 27.5% rispettivamente.

I percorsi elaborati sono il risultato di un lavoro di omogeneizzazione tra quanto previsto dalleindicazioni nazionali per il Vanno dell'indirizzo Scienze Applicate e quanto i docenti hanno riportatosullo sviluppo dei percorsi nei primi quattro anni di applicazione della riforma nelle loro scuole.

Per quanto concerne Fisica in molte scuole nell' anno scolastico 2014/15 i docenti nel Vannodovranno trattare anche la parte di Elettrostatica e Magnetostatica che le Indicazioni Nazionaliprevedono nel II biennio, ma che molti docenti non hanno svolto. Questa è una libertà consentitadalle Indicazioni ma occorre considerare che per l'attuale normativa, tali argomenti non potranno farparte della II prova nazionale dell' esame di maturità. Culturalmente non ci sono controindicazioniallo spostamento di tali argomenti al Vanno, ma il pericolo è che ciò comporti una minore attenzionealla Fisica Quantistica e alla Fisica Moderna; questa problematicità va assolutamente evitata inquanto il potenziale innovativo dell' indirizzo Scienze Applicate è proprio nell'attenzione che essopone agli aspetti moderni delle discipline scientifiche.I percorsi di Fisica sono in linea con le Indicazioni Nazionali e possono considerarsi definitivi; maper esseri o si uni formano ad alcuni aspetti delle Indicazioni, che andrebbero ripensati perché nonsufficientemente innovativi. In particolare la presentazione della Fisica Quantistica prevalentementein chiave storica è oggi superata e andrebbe proposta in un modo più moderno, che consenta dicomprenderne gli aspetti meno intuitivi e le implicazioni più estreme.

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Per il modulo didattico di Fisica Moderna non sono previsti contenuti specifici, in quanto gliargomenti possibili sono molti e spaziano su discipline molto diverse. E' più opportuno che la sceltasia fatta dai singoli docenti sulla base delle proprie conoscenze e interessi e anche sulla base dellapossibilità di accedere a infrastrutture avanzate di ricerca universitarie e non.

Per quanto concerne Scienze, i percorsi prevedono esplicitamente al Vanno la Chimica Organicache le Indicazioni prevedono invece al II biennio; ciò è stato possibile escludendo dai percorsi laChimica Industriale, esplicitamente prevista dalla Indicazioni per Vanno. Questa scelta,determinata anche in base della situazione di fatto nelle scuole, è culturalmente condivisibile, inquanto la Chimica Industriale presenta scarse potenzialità culturalmente formative. Comunque ladifformità dalla Indicazioni Nazionali comporta che alcuni argomenti sviluppati nel corso del Vanno non potranno far parte della seconda prova di maturità, ma nello stesso tempo richiede che ilMinistero prenda atto che la Chimica Industriale non viene di fatto svolta e quindi non dovrebbeessere ricompresa nelle prove di maturità.

l percorsi sono il risultato di un lavoro intenso e partecipato svolto prima in presenza nelconvegno di Torino e poi sulla piattaforma del progetto, a cui i docenti della scuola e dell'università, nel rispetto dei ruoli reciproci, hanno partecipato attivamente, dando ciascuno ilcontributo derivante dalla propria competenza e professionalità. Per questo ringrazio i docentidella scuola che hanno partecipato alla stesura dei percorsi, aprendosi al confronto di idee,assolutamente necessario per portare il frutto della propria esperienza al fuori delle propria classe,favorendo così la crescita dei colleghi ma crescendo loro stessi sulla base delle esperienze altrui.E ringrazio i colleghi dell' Università Roma Tre, per la loro partecipazione al progetto checostituisce un importante canale di comunicazione tra la scuola e l'università.I percorsi saranno ora sottoposti al vaglio di tutte le scuole LS-OSA, che sono invitate a valutarlicon molta attenzione, sia negli aspetti di attuazione delle Indicazioni Nazionali sia negli aspettipropositi vi di modifica delle Indicazioni stesse. La loro condivisione a livello nazionale èestremamente importante per consolidare l'indirizzo Scienze Applicate e poteri o in futuromigliorare, anche attraverso una rivisitazione delle Indicazioni Nazionali.

Roma 21 luglio 2014Il Direttore del Dipartimento di ScienzeUniversità degli Studi Roma Tref.to Prof. Settimio Mobilio

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UNITA' DIDATIICA PREREQUISITICONTENUTI MINIMIIRRINUNCIABILI

A. Elettromagnetismo (40% del totale carico didattico di FISICA per il Vanno)

Induzione elettromagnetica(30% del totale)

.11 concetto generale dicampo.

• Il campo elettrico.• Il campo elettrostatico• Il campo gravitazionale• I campi conservativi• Il campo magnetico erelative proprietà.

• La forza di Lorentz.• Calcolo del flusso di uncampo vettoriale

• Campo magnetico di unaspira e di un solenoide

• Densità di energia delcampo elettrostatico

• Campo elettrico all'internodi un condensatore.

• Forza elettromotrice indotta• Legge di Faraday• Legge di Neumann• Legge di Lenz• Autoinduzione, coefficienti diautoinduzione, l'induttanza

• Densità di energia del campomagnetico.

ABILITA'

• Descrivere esperimenti chemostrino il fenomenodell'induzioneelettromagnetica Discuterel'equazione della legge diFaraday

• Discutere la legge di Lenz• Discutere la legge diNeumann-Lenz

• Descrivere le relazioni traForza di Lorentz e forzaelettromotrice indotta

• Calcolare il flusso di uncampo magnetico

• Calcolare le variazioni diflusso di campomagnetico

• Calcolare correnti indotte eforze elettro motrici indotte• Derivare l'induttanza di unsolenoide

• Risolvere problemi diapplicazione delle formulestudiate inclusi quelli cherichiedono il calcolo delleforze su conduttori in motoin un campo magnetico.

COMPETENZE

• Essere in grado diriconoscere il fenomenodell'induzione in situazionisperimentali

I

Equazioni di Maxwell e OndeElettromagnetiche(10% del totale)

• onde oscillazioni• propagazione delle onde• energia e impulsotrasportato da un'onda• interferenza, diffrazione,rifrazione.

• La risonanza• Leggi del flusso e dellacirçuitazione per il campoelettrico e magneticostazionari nel vuoto.

• Relazione tra campi elettrici emagnetici variabili.

• Il termine mancante: La correntedi spostamento.

• Sintesi dell'elettromagnetismo: leequazioni di Maxwell

• Onde elettromagnetiche• Lo spettro elettromagnetico.• Intensità di un'ondaelettromagnetica.

B. Relatività (20% del totale carico didattico FISICAper il Vanno)

• Illustrare le equazioni diMaxwell nel vuoto espressein termini di flusso ecircuitazione

• Argomentare sul problemadella corrente dispostamento.

• Descrivere le caratteristichedel campo elettrico emagnetico di un'ondaelettromagnetica e larelazione reciproca

• Conoscere e applicare ilconcetto di intensità diun'onda elettromagnetica

• Collegare la velocitàdell'onda con l'indice dirifrazione

• Descrivere lo spettrocontinuo ordinato infrequenza ed in lunghezzad'onda

• Illustrare gli effetti e leapplicazioni delle onde EMin funzione di lunghezzad'onda e frequenza.

• Essere in grado di collegarele equazioni di Maxwell aifenomeni fondamentalidell' elettricità e delmagnetismo e viceversa.

I

I

eRelatività galileianaesistemi inerzialietrasformazioni dicoordinatee invariantielegge non relativistica diaddizione delle velocità.

eDalla relatività galileiana allarelatività ristretta.

el postulati della relativitàristretta.eTempo assoluto e simultaneitàdegli eventi.eDilatazione dei tempi econtrazione delle lunghezze:evidenze sperimentalieTrasformazioni di Lorentze Legge di addizione relativisticadelle velocità; limite nonrelativistico: addizione galileianadelle velocitàelnvariante relativisticoeLegge di conservazione dellaquantità di motoeDinamica relativistica. Massa,energia.

C. FisicaQuantistica (30% del totale carico didattico FISICAper il Vanno)

eL'esperimento diRutherford e modelloatomicoespettri atom icie Interferenza e diffrazione(onde, ottica)escoperta dell'elettroneeUrti classici.

e L'emissione di corpo nero el'ipotesi di Plancke L'esperimento di Lenard e laspiegazione di Einsteindell' effetto fotolettricoe L'effetto Compton.eModello dell'atomo di Bohr einterpretazione degli spettriatomicie L'esperimento di Franck - Hertz.e Lunghezza d'onda di De Broglie.eDualismo onda-particella. Limitidi validità della descrizione

eSaper applicare le relazionisulla dilatazione dei tempi econtrazione delle lunghezzeeSaper risolvere sempliciproblemi di cinematica edinamica relativisticaeSaper risolvere sempliciproblemi su urti edecadimenti di particelle.

eSaper argomentare, usandoalmeno uno degliesperimenti classici, sullavalidità della teoria dellarelativitàeSaper riconoscere il ruolodella relatività nelleapplicazioni tecnologiche.

e Illustrare il modello del .. eSaper ,riconoscere il ruolocorpo nero e interpretarne della fisica quantistica inla curva di emissione in situazioni reali e inbase al modello di Planck. applicazioni tecnologicheeApplicare le leggi di Stefan-Boltzmann e di WieneApplicare l'equazione diEinstein dell'effettofotoelettrico per larisoluzione di esercizielilustrare e saper applicarela legge dell'effettoCompton

classica- Diffrazione/lnterferenza deglielettroni-Il principio di indeterminazione.

- Calcolare le frequenzeemesse per transizione dailivelli dell'atomo di Bohr- Descrivere la condizione diquantizzazione dell'atomodi Bohr usando la relazionedi De Broglie-Calcolarel'i ndeterm inazionequantistica sullaposizione/quantità di motodi una particella-Calcolare la lunghezzad'onda di una particella- Riconoscere i limiti dellatrattazione classica insemplici problemi.

D. Argomenti e approfondimenti di Fisicaavanzata (10% del totale carico didattico FISICA per il Vanno)

UNITA'DIDATTICA

A. Il binomio struttura/funzione nella chimica organica e biologica. Biochimica e metabolismi (75 h*).

La chimica delcarbonio

PRE-REQUISITI

Rappresentazione dellesostanze inorganiche edorganiche tramite formulemolecolari e strutturali.Conoscenza dellanomenclatura IUPAC.Proprietà chimico-fisichedella materia (puntofusione, ebollizione,sublimazione, densità).Modello atomico di Bohr:distribuzione elettronica,livelli quantici.Proprietà periodiche deglielementi.Legame covalente, ionico edativo. Ibridizzazioni degliorbitali: caso del carbonio,dell'azoto e dell'ossigeno.Legami (J e 71:.

Interazioni deboli: forze diVan der Waals, dipolo-dipolo, legame idrogeno.Reazioni omolitiche edeterolitiche.Equilibrio di reazione ecostante di equilibrio.Termodinamica chimica.Cinetica delle reazionichimiche.

CONTENUTI IRRINUNCIABILI

- Gli idrocarburi alifatici e aromatici:proprietà chimico-fisiche.- Gli isomeri conformazionali: larotazione del legame c-c.

- Isomeria di posizione e geometrica.- Reattività degli idrocarburi saturi.- Effetti elettronici, induttivi e dirisonanza.

- Reazioni radicaliche.- Principali reazioni di alcheni ealchini: addizioni.- Concetto di aromaticità.- Reattività dei composti aromatici.

ABILITA' DA ACQUISIRE

• Spiegare le proprietà fisichee chimiche degli idrocarburie dei loro derivati.

• Riconosce gli isomeri diposizione e geometrici.

• Spiegare le causedell' isomeriaconformazionale.

• Riconoscere le principalicategorie di compostialifatici.

• Saper individuare il tipo direazione che avviene infunzione del tipo disubstrato (alcano, alchene,alchino o aromatico) e deireagenti presenti.

• Riconoscere un compostoaromatico.

• Saper definire il concetto diaromaticità e le sueimplicazioni sulla reattivitàdei composti aromatici.

• Spiegare il meccanismo delleprincipali reazioni degliidrocarburi saturi, insaturi earomatici.

COMPETENZE DA ACQUISIRE

• Formulare ipotesi sulla reattivitàdi sostanze organiche in basealle caratteristiche chimico-fisiche fornite.• Trarre conclusioni o verificareipotesi in base ai risultatiottenuti in esperimenti dilaboratorio opportunamenteprogettati ed eseguiti.• Comunicare in modo correttoconoscenze, abilità e risultatiottenuti utilizzando unlinguaggio scientifico specifico.• Saper formulare ipotesisull'impatto di alcunetecnologie industriali, sullasalute dell'uomo esull'ambiente.

Stereoisomeria:relazione trastruttura eattività

Principaligruppifunzionali elororeattività.

Proprietà delle soluzioni.Solubilità.Concentrazioni dellesoluzioni.Cenni di spettroscopia.

Stechiometria delle reazioni.Acidità e basicità.Equilibrio di reazione ecostante di equilibrio.Termodinamica chimica.Entalpia ed entropia di un

-Gli isomeri configurazionali.-Isomeria ottica, chiralità.-Enantiomeri e diastereoisomeri.-Luce polarizzata e attività ottica.-Configurazioni e convenzioni R-S-Proiezioni di Fischer, di Haworth ea cavalletto.

-I gruppi funzionali.-Proprietà chimico-fisiche di:alogenuri alchilici, alcoli, ammine,composti carbonilici, acidicarbossilici e loro derivati (esteri eammidi).

2

• Saper individuare il carboniochirale e descrive le proprietàottiche degli enantiomeri.• Saper identificare laconfigurazione assoluta Ro Sdi un certo stereoisomero.• Conoscere il significato di· luce polarizzata.• Saper rappresentare glistereoisomeri tramite leproiezioni di Fischer o diHaworth.• Saper interconvertire glistereoisomeri dalle proiezionidi Fischer a quelle acavalletto e viceversa.• Saper identificare idiasteroisomeri ecomprendere la differenza traquesti e gli enantiomeri.• Rappresentare/determinarela configurazione deicomposti chirali.• Collegare la configurazionecon l'attività dei compostiorganici, comprese lebiomolecole.

• Rappresentare le formula distruttura applicando le regoledella nomenclatura IUPAC.• Riconoscere i gruppifunzionali e le diverse classi dicomposti organici.

• Classificare e rappresentare lachiralità le sostanze in base allaloro struttura tridimensionaleutilizzando modelli grafici.• Riconoscere e stabilire lerelazioni spaziali fra gli atomiall'interno delle molecole e framolecole diverse.

• Riconoscere e stabilire relazionifra la presenza di particolarigruppi funzionali e la reattività dimolecole.

• Classificare le sostanze chimichein insiemi basati su

I

Lebiomolecole:struttura,caratteristiche chimico-fisiche ereattività.

processo chimico.Cinetica delle reazionichimiche.Metodi analitici diseparazione di miscelecomplesse (distillazione,cristallizzazione,cromatografia).

Equilibrio di reazione ecostante di equilibrio.Relazioni fra struttura dellamateria e le sue proprietàchimico-fisiche.Acidità/basicità. Polarità.Lipofilicità/idrofilia.Interazioni deboli: Van derWaals, dipolo-dipolo,legame idrogeno.

-Principali meccanismi delle reazioniorganiche e fattori che le guidano: -gruppi elettrofili e nucleofili.-Reazioni di addizione (ai sistemiinsaturi e agli acili). di sostituzione(Sn2, Snl) ed eliminazione (E2, El).

-Cenni sulle reazioni dicondensazione (aldolica, di Claisen).

Carboidrati, lipidi, proteine, acidinucleici: loro struttura, proprietàchimico-fisiche (polarità, legamiidrogeno, idrofilicità e lipofilicità),reattività e funzione biologica.

3

• Definire/Spiegare le proprietàfisiche e chimiche deiprincipali gruppi funzionali.• Collegare le caratteristicheelettroniche dei gruppifunzionali alla loro reattività.• Riconoscere/applicare iprincipali meccanismi direazione: addizione,sostituzione eliminazione,condensazione.

• Riconosce le principalibiomolecole.• Saper spiegare la relazione trala struttura delle biomolecole(gruppi funzionali presenti,polarità, idrofilicità elipofilicità) e le loro proprietàe funzioni biologiche.

caratteristiche di reattivitàcomuni.

• Trarre conclusioni o verificareipotesi in base ai risultatiottenuti in esperimenti dilaboratorio opportunamenteprogettati ed eseguiti.

• Formulare ipotesi in base ai datiforniti da un problema.

• Comunicare in modo correttoconoscenze, abilità e risultatiottenuti utilizzando unlinguaggio specifico.

• Saper analizzare da un punto divista "chimico" ciò che cicirconda in modo da potercomprendere come gestiresituazioni di vita reale.

• Osservare, descrivere, analizzaree interpretare fenomeni dellarealtà naturale e artificiale,riconoscendo nelle diverseespressioni i concetti di sistema edi complessità.• Saper correlare la presenza digruppi funzionali e la strutturatridimensionale dellebiomolecole alle funzione cheesse esplicano a livello biologico.

I

Metabolismoenergetico

Struttura e funzione delmitocondrio e cloroplasto.Bilancio energetico dellereazioni biochimiche

B. Le applicazioni dei processi biologici (45 h*)

Genetica deimicrorganismie tecnologiadel DNAricombinante

Le informazioni genetichesono contenute nel DNA. Ilfattore trasformante diGriffith, l'esperimento diAvery e gli esperimenti diHersheye Chase.Composizione, struttura ereplicazione del DNA (Ilmodello della doppia elica diWatson e Crick, duplicazionesemiconservativa del DNA:esperimento di Meselson-Stahl).

Il metabolismo cellulare autotrofoed eterotrofo.Flusso di energia e significatobiologico della fotosintesi.Il metabolismo dei carboidrati:glicolisi, respirazione aerobica(Ciclo di Krebs, fosforilazioneossidativa e sintesi di ATP), efermentazione.Aspetti fotochimici dellaFotosintesi, foto-fosforilazione,reazioni del carbonio.

Genetica di batteri e virus.-Trasformazione, coniugazione etrasduzione- Batteriofagi: ciclo litico e ciclolisogeno-RetrovirusLa tecnologia del DNA ricombinante:-importanza dei vettori: plasmidi ebatteriofagi-enzimi e siti di restrizione.-tecniche di clonaggio di frammentidi DNA.Reazione a catena della polimerasi.

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• Comprendere il bilancioenergetico delle reazionimetaboliche e del trasportobiologico associate alla sintesio al consumo di ATP.• Comprendere il ruolo.dell'input energetico dellaluce nei processi fotosintetici.• Comprendere la differenza fraautotrofia ed eterotrofia

• Conoscere le tappe storichedella genetica molecolare chehanno consentito lo sviluppodella Tecnologia del DNAricombinante• Comprendere l'importanzadei plasmidi e batteriofagicome vettori di DNA esogenoper la trasformazione diceli ule batteriche.• Comprendere la tecnologiadel DNA ricombinantedescrivendo l'importanza

• Riconoscere e stabilire relazionifra trasporto biologico econservazione dell'energia.• Comunicare in modo correttoconoscenze, abilità e risultatiottenuti utilizzando un linguaggiospecifico .• Analizzare qualitativamente equantitativamente fenomenilegati alle trasformazioni dienergia• Saper riconoscere, in situazionidella vita reale, le conoscenzeacquisite quali, ad esempio, larelazione fra adattamenti morfo-funzionali delle piante e deglianimali alle caratteristichedell'ambiente o ai predatori.

• Saper disporre in ordinecronologico le conoscenze chehanno reso possibile lo sviluppodelle moderne biotecnologie.• Saper utilizzare le proceduretipiche di tale disciplinacomprendendo come vieneapplicato il metodo scientifico.• Saper costruire schemi di sintesiindividuando i concetti chiave edutilizzando il linguaggio formalespecifico della disciplina.• Saper spiegare le relazioni tra

I '=_

Lebiomolecole:struttura,caratteristiche chimico-fisiche ereattività.

processo chimico.Cinetica delle reazionichimiche.Metodi analitici diseparazione di miscelecomplesse (distillazione,cristallizzazione,cromatografia).

Equilibrio di reazione ecostante di equilibrio.Relazioni fra struttura dellamateria e le sue proprietàchimico-fisiche.Acidità/basicità. Polarità.Lipofilicità/idrofilia.Interazioni deboli: Van derWaals, dipolo-dipolo,legame idrogeno.

-Principali meccanismi delle reazioniorganiche e fattori che le guidano: -gruppi elettrofili e nucleofili.-Reazioni di addizione (ai sistemiinsaturi e agli acili), di sostituzione(Sn2, Snl) ed eliminazione (E2, El).-Cenni sulle reazioni dicondensazione (aldolica, di Claisen).

Carboidrati, lipidi, proteine, acidinucleici: loro struttura, proprietàchimico-fisiche (polarità, legamiidrogeno, idrofilicità e lipofilicità),reattività e funzione biologica.

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• Definire/Spiegare le proprietàfisiche e chimiche deiprincipali gruppi funzionali.• Collegare le caratteristicheelettroniche dei gruppifunzionali alla loro reattività.• Riconoscere/applicare iprincipali meccanismi direazione: addizione,sostituzione eliminazione,condensazione.

• Riconosce le principalibiomolecole.• Saper spiegare la relazione trala struttura delle biomolecole(gruppi funzionali presenti,polarità, idrofilicità elipofilicità) e le loro proprietàe funzioni biologiche.

caratteristiche di reattivitàcomuni.

• Trarre conclusioni o verificareipotesi in base ai risultatiottenuti in esperimenti dilaboratorio opportunamenteprogettati ed eseguiti.

• Formulare ipotesi in base ai datiforniti da un problema.

• Comunicare in modo correttoconoscenze, abilità e risultatiottenuti utilizzando unlinguaggio specifico.

• Saper analizzare da un punto divista "chimico" ciò che cicirconda in modo da potercomprendere come gestiresituazioni di vita reale.

• Osservare, descrivere, analizzaree interpretare fenomeni dellarealtà naturale e artificiale,riconoscendo nelle diverseespressioni i concetti di sistema edi complessità.• Saper correlare la presenza digruppi funzionali e la strutturatridimensionale dellebiomolecole alle funzione cheesse esplicano a livello biologico.

I

I

Codice genetico e sintesidelle proteine: relazione trageni e proteine (esperimentidi Beadle e Tatum).Decifrazione del codicegenetico: il rapporto tra le64 triplette possibili apartire dalle 4 basinucleotidiche del DNA e i 20aminoacidi. Esperimenti diMatthaei e Nirenberg.La sintesi proteica.Le mutazioni.Controllo dell' espressionegenica nei procarioti e neglieucarioti

-Applicazione e potenzialità dellebiotecnologie a livello agro-alimentare, ambientale e medico.

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degli enzimi di restrizione e latecnica utilizzata per separarei frammenti di restrizione.• Descrivere il meccanismodella reazione a catena dellapolimerasi (PCR)evidenziandone lo scopo.• Acquisire le conoscenzenecessarie per valutare leimplicazioni pratiche edetiche delle biotecnologie perporsi in modo critico econsapevole di fronte allosvilupposcientifico/tecnologico delpresente e dell'immediatofuturo.

struttura e funzione dellemolecole di DNA.• Comprendere l'importanza delladuplicazione semiconservativadel DNA evidenziando lacomplessità del fenomeno e lerelazioni con la vita della cellula.• Saper spiegare come leconoscenze acquisite nel campodella biologia molecolarevengono utilizzate per mettere apunto le biotecnologie.• Effettuare un'analisi critica deifenomeni considerati ed unariflessione metodologica sulleprocedure sperimentali utilizzateal fine di trarre conclusionibasate sui risultati ottenuti esulle ipotesi verificate• Cogliere la logica dello sviluppodella ricerca scientifica etecnologica anche in riferimentoalla relazione che le lega aibisogni e alle domande diconoscenza dei diversi contesti.• Riconoscere le conoscenzeacquisite in situazioni di vitareale: l'uso e l'importanza dellebiotecnologie per l'agricoltura,l'allevamento e la diagnostica ecura delle malattie.• Comprendere come si ottengonoorganismi genetica mente

I

C. Il Pianeta Terra come sistema integrato (45 h*)

Il pianetacome sistemaintegrato dibiosfera,litosfera,idrosfera,criosfera eatmosfera.

La temperatura dell'aria.La degradazione meteorica.

Gli agenti morfogenetici(gravità, acqua, ghiaccio,vento)

Composizione, suddivisione elimite dell'atmosfera.L'atmosfera nel tempo geologico.Il bilancio termico del PianetaTerra.La pressione atmosferica e i venti.La circolazione atmosfericagenerale: circolazione nella bassa enell'alta troposfera.L'umidità atmosferica e leprecipitazioni.Stabilità atmosferica e saturazione.Come si formano le precipitazioni:accrescimento per sublimazione oper coalescenza.Le perturbazioni atmosferiche.Masse d'aria e fronti.Dalla meteorologia allaclimatologia.Processi climatici e le lorointerazioni con la litosfera ebiosfera (i suoli).Distribuzione geografica dei diversiclimi (interazione atmosfera-idrosfera marina).

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• Saper indicare i fattori cheinfluenzano la pressioneatmosferica.• Saper descrivere le areecicloniche ed anticicloniche.• Saper spiegare la circolazionenella bassa (modello dicircolazione a tre celle:polare, Ferrei, Hadley) enell'alta troposfera (correnti agetto subtropicali e polari,correnti occidentali eorientali)• Saper definire il concetto distabilità dell'aria.• Saper spiegare come siformano le precipitazioni, persublimazione o percoalescenza.• Saper definire le masse d'ariae le loro zone di origine.• Saper definire i fronti.• Saper indicare gli elementi edi fattori del clima.• Saper indicare la

modificati e acquisire leconoscenze necessarie pervalutare le implicazioni praticheed etiche delle biotecnologie

• Saper visualizzare il Pianeta Terracome un sistema integrato nelquale ogni singola sfera (Iitosfera,atmosfera, idrosfera, criosfera,biosfera) è intimamenteconnessa all'altra.• Applicare le conoscenze acquisiteai contesti reali, con particolareriguardo al rapporto uomo-ambiente.

IIl riscaldamento globale(interazione atmosfera-idrosfera-criosfera-biosfera).

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classificazione dei climisecondo Koppen.• Saper indicare le causenaturali del cambiamentoclimatico: ruolo dell'attivitàvulcanica e la variabilitàsolare.• Saper valutare l'impatto delleattività umane sul climaglobale. Il ruolo della C02come interruttore dei gasserra.• Saper leggere ed analizzare igrafici dell'lPCC e descrivere idiversi scenari per ilriscaldamento globale.• Saper indicare le possibiliconseguenze delle variazionidei regimi climatici inrelazione alle risorse idriche,all'agricoltura, agli oceani,alla riduzione del ghiacciomarino e del permafrost.

I modelli dellatettonicaglobale

Litogenesi e ciclo litogenetico

(rocce).

Ciclo geologico (crosta).

Attività sismica e vulcanica.

La struttura interna dellaTerra:-calore terrestre-il campo magneticoterrestre.

Teorie interpretative:deriva dei continenti (Wegener1913)tettonica a zolle (Hess, Vine,Wilson ...)

Principali processi geologici aimargini delle placche.Verifica del modello globale: ilpaleomagnetismo, i punti caldi.Strutture geografiche: continentali(tavolati, cratoni, orogeni, rift),oceaniche (piattaformacontinentale, scarpata, archiinsulari, dorsali)

• Saper descrivere i meccanismia sostegno delle teorieinterpretative.• Saper correlare le zone di altasismicità e di vulcanismo aimargini delle placche.• Saper distinguere i marginicontinentali passivi da quellitrasformi.• Saper distinguere la crostacontinentale da quellaoceanica.• Saper descrivere le principalistrutture della crostacontinentale, come cratoni etavolati, e il concetto diisostasia.• Saper descrivere le principalistrutture della crostaoceanica: margini continentaliattivi e passivi, bacini oceanici 'profondi, dorsali oceaniche,sedimenti dei fondi oceanici.• Saper descrivere il processoorogenetico legato allasubduzione di litosferaoceanica o alla collisione traplacche continentali.

• Le ore indicate sono quelle suggerite per il completamento del modulo.

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• Essere in grado di scegliere eutilizzare modelli esistentiappropriati per descriveresituazioni geologiche reali.