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LA VITA: COS’È, COM’È, DOV’È?LA VITA: COS’È, COM’È, DOV’È?LA VITA: COS’È, COM’È, DOV’È?LA VITA: COS’È, COM’È, DOV’È?

Dalla definizione operativa di “essere vivente” alla riflessione sull’analisi delle Dalla definizione operativa di “essere vivente” alla riflessione sull’analisi delle Dalla definizione operativa di “essere vivente” alla riflessione sull’analisi delle Dalla definizione operativa di “essere vivente” alla riflessione sull’analisi delle

condizioni per la presenza di vita su pianeti diversi dalla Terra: un percorso condizioni per la presenza di vita su pianeti diversi dalla Terra: un percorso condizioni per la presenza di vita su pianeti diversi dalla Terra: un percorso condizioni per la presenza di vita su pianeti diversi dalla Terra: un percorso

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Presentazione

Nell’aprile 2001 l’EAAE (European Astronomical Association for Educators- sezione italiana) in collaborazione con altri Enti e Associazioni ha lanciato il concorso Altrimondi per studenti tra 14 e 18 anni: si chiedeva cioè agli studenti di preparare un lavoro legato alla Vita sulla Terra e nell’Universo. Questa iniziativa è stata estesa, a livello non competitivo, agli studenti della scuola dell’obbligo (under 13) e ai loro insegnanti. IL sito Web www.altrimondi.net e la comunicazione è stata gestita e curata dal gruppo Prendi le Stelle nella Rete! dell’Osservatorio Astronomico di Padova-INAF.

A disposizione dei partecipanti, scaricabile gratuitamente dal sito, è stato fornito il manuale di astrobiologia di NASA “La Vita sulla Terra ... e da qualche altra parte?”, tradotto in italiano dai curatori del sito. Durante tutto il periodo del concorso, inoltre, una Newsletter periodica inviata a tutti gli iscritti ha fornito spunti e suggerimenti utilizzabili da un punto di vista didattico.

All’interno di questa attività, l’Aula Didattica Planetario del Comune di Bologna, ha proposto agli insegnanti delle scuole dell’obbligo di ideare, svolgere e documentare esperimenti e/o percorsi didattici che avessero come tema fondamentale l’identificazione di condizioni necessarie alla vita sia sulla Terra che nell’Universo. Questa proposta è stata rivolta ed accolta in particolare da insegnanti di Bologna e Provincia che normalmente utilizzano il Planetario come punto di riferimento per lo svolgimento di attività didattiche di tipo scientifico. Le molteplici richieste di suggerimenti e consigli per lo sviluppo del tema da parte degli insegnanti ci hanno spinto ad una analisi puntuale del manuale NASA e alla esplicitazione delle problematiche relative agli argomenti proposti per evidenziare i nuclei concettuali su cui impostare l’attività nelle classi. Si è giunti all’individuazione di alcuni “saperi” fondamentali: il concetto di essere vivente, lo studio e la determinazione delle condizioni necessarie alla nascita e allo sviluppo della vita stessa (aria, acqua, calore...). Su questi “saperi” è stato impostato tutto il percorso didattico. La sperimentazione è stata eseguita in due classi parallele da un “esperto” nell’ambito dell’attività dell’Aula Planetario di Bologna. In questa situazione l’insegnante di classe ha svolto il ruolo di “osservatore” fornendo successivamente una chiave di lettura delle situazioni e delle difficoltà incontrate dagli studenti che si è rivelata estremamente utile in tutta la sperimentazione in particolare nel momento della rielaborazione successiva e di preparazione delle verifiche. Dalla discussione con questi insegnanti si è giunti ad una prima revisione sia delle sceneggiature che delle schede per gli studenti; questa nuova stesura è stata proposta ad altri insegnanti. Questi hanno “testato” il materiale nelle loro classi (solo su richiesta uno degli “esperti” si è prestato ad eseguire il ruolo di osservatore nella classe) e le loro osservazioni finali hanno permesso una ulteriore modifica. La stesura finale, qui presentata, è frutto di una ulteriore revisione e discussione con esperti sia in Astronomia che in Didattica Disciplinare e si muove su un filo rosso tra il resoconto e la sistematizzazione dei materiali che possono ora essere utilizzati anche da altri insegnanti. Quindi il materiale si presenta come un percorso sistematico e logico che si pone l’obiettivo di passare da una definizione operativa di “essere vivente” alla riflessione sull’analisi delle condizioni che, su altri pianeti, possono risultare elementi determinanti, anche se non sufficienti, per la presenza di vita. L’argomento “esseri viventi” è parte integrante del programma ministeriale e si presenta come tema che, affascinando i bambini, ben si presta come filo conduttore per lo sviluppo di questo lavoro. A questa tematica di base si aggiunge il fascino del discorso astronomico che ha sempre costituito per i ragazzi, durante tutto il percorso, un momento di stimolo e di interesse particolare.

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A partire da questo argomento si è potuto: • introdurre diversi concetti scientifici quali quello di ambiente e quello di modello. • far eseguire ai bambini semplici esperimenti che siano non solo riproduzioni di esperienze storicamente eseguite, ma anche quelle progettate e realizzate da loro stessi. • invitare i bambini a ricerche storiche che hanno permesso di inquadrare alcuni argomenti importanti all’interno del contesto storico in cui sono stati realizzati. Gli esperimenti proposti presentano diversi gradi di difficoltà, per cui possono sia essere eseguiti in classi di diverso grado durante l’anno scolastico, sia costituire un percorso didattico svolgibile gradualmente in un unico anno all’interno di una classe. Il materiale presentato è quindi rivolto agli insegnanti; si sono cioè strutturate 5 Unità Didattiche, qualora le unità vengano svolte in anni diversi sarà cura dell’insegnante, prima di iniziare ciascun argomento, far ricordare, sia verbalme nte che con disegni, le acquisizioni cui gli allievi erano precedentemente giunti in modo da costruire una base solida per le successive conoscenze. A questa prima fase deve seguire una discussione collettiva in classe non solo per valorizzare i singoli interventi, ma anche per utilizzare in modo positivo gli eventuali errori. Unità didattica: rappresenta la sceneggiatura del percorso che si suggerisce di seguire. All’interno di questa sono evidenziabili contenuti, obiettivi, tempi utilizzati, procedimento complessivo dell’unità e di utilizzo dei materiali. All’interno di riquadri sono presentati resoconti della sperimentazione ritenuti particolarmente interessanti o esplicativi dell’esperienza; le citazioni virgolettate sono frasi di bambini che hanno vissuto l’esperienza da protagonisti. Si è utilizzata una terminologia diversa a seconda di: Attività: occupazioni che hanno lo scopo di far sorgere negli studenti interessi, domande, problemi da risolvere; sono attività di classificazione (vedi unità 1), di osservazione (vedi unità 5); oppure Esperimenti: sono esperimenti scientifici per cui è opportuno che lo svolgimento avvenga, fin dall’inizio, in condizioni “controllate” in modo da conservare le caratteristiche di un lavoro di ricerca in questo campo. Al termine di ogni unità sono inserite: Schede per studenti: in cui gli studenti possano inserire i dati degli esperimenti o le osservazioni eseguite (spesso sono nate da osservazioni e suggerimenti degli studenti stessi). Verifiche 1: testi o materiali che si consiglia di utilizzare per verificare l’acquisizione di competenze da parte degli studenti. La difficoltà dell’argomento trattato, ci ha portato a giochi dal Memory (dell’Unità 1) al cruciverba semplificato (dell’Unità 3), all’inventa le definizioni (dell’Unità 2). Letture: per suscitare domande e interesse. Le letture sono semplificazioni delle Newsletter di Altrimondi e di articoli di Urania www.cieloblu.it curati dal gruppo Prendi le Stelle nella Rete!dell’ Osservatorio Astronomico di Padova-INAF Alcune letture sono state semplificate appositamente per renderle accessibili a studenti delle scuole dell’obbligo; nella maggior parte dei casi si è però preferito volutamente lasciarle invariate per far sì che i ragazzi si scontrassero con le difficoltà di un testo scientifico. E’ stata preparata una fotocopia per ogni ragazzo e sulle letture i ragazzi hanno lavorato a gruppi per comprendere, analizzare e semplificare il linguaggio usato. Materiale aggiuntivo: In genere immagini utilizzate durante l’attività legata all’astronomia (scaricate gratuitamente dal sito: www.pd.astro.it/mostra).

1 Tutte le verifiche sono state ideate da Angela Turricchia.

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Bibliografia Orientativa e siti Web

Benacchio, Mistrello, Pancaldi, Sasso, Somenzi, Turricchia, Zini- Cielo! Un percorso di Astronomia e Fisica per la nuova Scuola dell’obbligo, dicembre 2000, Giornale di Astronomia, vol 26 n°4, pp31-33 - www.polare.it - PROGETTO CIELO Polo M.- La Didattica disciplinare: modello teorico e campo d’indagine- Supplemento n.3 al Giornale di Astronomia- marzo 2002 vol.28 n.1, pag 5 Lai S. - Trasposizione didattica: vincoli del sistema scolastico- Supplemento n.3 al Giornale di Astronomia- marzo 2002 vol.28 n.1, pag 13 Turricchia-Zini- Tra apprendimento e insegnamento- Esperienze- Libro verde sulla formazione degli insegnanti in Europa- Università e scuola- Problemi trasversali e ricerca didattica- Anno VI-n.1. R- 2001 Brusseau Guy- Théorie des situations didactiques- La pensée Sauvage édition –1998 Zorzi P.– Sperimentazione didattica alla scuola elementare: un approccio integrato allo studio del Sistema Solare- Tesi di Laurea- Rel. Piotto- Benacchio – A.A. 98-99 Gattullo M. – Didattica e docimologia- Zanichelli 1983 Cavallini- La formazione dei concetti scientifici (senso comune, scienza, apprendimento)- La Nuova Italia 1995 A.Turricchia- Fra Scienza, Gioco e Astronomia, 1997, La Didattica- Anno III- N.4

Chris Randall (TERC) © NASA Guida Didattica di Astrobiologia – C. Boccato, M. Brolis traduzione italiana e riadattamento www.altrimondi.net

Progetto Vita nell’Universo

Unità didattica 1- Vivente o non vivente? Differenze.

L’Unità contiene: Lettura 1.1- “La vita sulla Terra dipende da ciò che avviene nello spazio?” per rendere comuni le conoscenze degli studenti. Attività 1.1 – “Vivente oppure no?” permette una prima definizione operativa di “esseri viventi” (corredata da due schede per studenti: 1.1 “Classifichiamo” e 1.2 “Elementi per la costruzione della definizione”). Esperimento 1.1 – “Se si modifica, vive?” permette l’eliminazione di alcune categorie per la definizione di essere vivente (corredata da due schede per studenti: 1.3 “Mescolando... osservo”; 1.4 “Mescoliamo tante cose assieme”). Verifiche – • Un memory. • “Completa la frase”. • La scrittura di una relazione relativa ad una delle esperienze che si sono svolte durante l’U.D. Lettura 1.2- “Il futuro della Vita dipende anche da noi?” come consolidamento e conclusione dell’unità.

Unità didattica 1 - Vivente o non vivente? Differenze.

Progetto Vita nell’Universo 1

Unità didattica 1

Contenuti: Definizione di vita attraverso una definizione pratica di essere vivente- essere non vivente. Obiettivi specifici: Comprendere la difficoltà di costruire la definizione di “essere vivente”. Classificare. Leggere e comprendere un “semplice” testo scientifico. Costruire un semplice testo scientifico. Tempo utilizzato nella sperimentazione: 10 ore. Sequenza: L’ U. D. si propone di coinvolgere gli studenti nella definizione di “essere vivente”. La definizione cui si giunge in questa prima fase può essere solo operativa data l’età degli studenti in cui è stata proposta. Per iniziare l’attività didattica si possono utilizzare semplici letture (Lettura 1.1- “La vita sulla Terra dipende da ciò che avviene nello spazio?”) per venire incontro alle aspettative dei ragazzi che giungono in classe con conoscenze già acquisite, anche se non sistematicamente, dai media. La differenza delle conoscenze iniziali rende quindi indispensabile una condivisione di informazioni prima di giungere all’acquisizione di ulteriori conoscenze. Si consiglia di eseguire i due lavori proposti (Attività1.1 - “Vivente oppure no?” ed Esperimento 1.1-“Se si modifica, vive?”) nella successione indicata perché la seconda emerge dalla discussione della prima e ne è un naturale completamento. Attività 1.1 – “Vivente oppure no?” Materiale occorrente (per ogni gruppo): Bicchiere pieno d’acqua. Fiore. Fiore di plastica. Foglia verde. Foglia secca (dello stesso tipo di quella verde). Foglia di plastica. Insetto vivo. Insetto di plastica. Ramo. Ramo secco. Pastiglia di aspirina effervescente. Una scheda n. 1.1 - “Classifichiamo” per studente. Una lente d’ingrandimento. Una scheda n. 1.2 - “Elementi per la costruzione della definizione” per studente. Procedimento: Si consiglia di far svolgere il lavoro a gruppi di 5 o 6 bambini; ad ogni gruppo consegnare una copia degli oggetti indicati nella lista. • Avviare una discussione, in modo da giungere ad una definizione iniziale di vita attraverso la definizione di “essere vivente” ed “essere non vivente”. • Invitare i vari gruppi a classificare gli oggetti in due categorie: viventi e non viventi che tengano conto delle definizioni cui gli allievi stessi sono giunti. • Far disegnare gli oggetti individuati nell’apposita scheda di classificazione (Scheda n. 1.1 - “Classifichiamo”). Poiché la stessa definizione operativa scaturisce da una discussione, può capitare che gli studenti non riescano a classificare alcuni oggetti; in tal caso è opportuno condurre i bambini ad introdurre una terza categoria. • Consegnare ai gruppi, possibilmente a distanza di qualche giorno, una seconda scheda- questionario (Scheda n. 1.2 - “Elementi per la costruzione della definizione di essere vivente”). La sua compilazione costituisce un momento di consolidamento attuato mediante le domande a cui i gruppi devono rispondere.



• Raccogliere tutte le osservazioni dei vari gruppi in un unico cartellone riassuntivo. Il cartellone, in questo modo, conterrà le osservazioni singole, o i riassunti elaborati dai gruppi stessi. Suggerimenti metodologici: Terminata la compilazione delle schede, è utile procedere ad una loro analisi per valutare tanto i risultati fin qui raggiunti quanto il successivo modo di procedere.

Fig. 1.1 - Due esempi di schede compilate. La discussione sul criterio di classificazione adottato nel compilare la scheda mira alla comprensione, da parte di tutti gli alunni, degli elementi caratterizzanti ciascuna definiz ione, alla condivisione di quelli comuni e alla individuazione di una prima definizione collettiva. Ciò permette la realizzazione di un primo cartellone riassuntivo, dove i bambini possono inserire le considerazioni complessive alle quali sono pervenuti.

Le immagini riportate nel testo sono relative allo svolgimento di questa attività nella sua fase sperimentale. E’ importante rilevare la differenza di posizionamento all’interno delle schede di classificazione di alcuni oggetti consegnati, quali la foglia secca che appare posta tra gli esseri viventi per il 50% delle schede compilate e tra gli esseri non viventi per l’altro 50%. È necessario considerare questo risultato e discuterlo con gli studenti stessi, in modo da poter affinare il concetto di vita al quale si è pervenuti qualificandolo come trasformazione, modificazione in relazione al tempo.

Ad esempio nel cartellone sottostante si può notare che, a lato della immagine della foglia secca, sulla sinistra, è stato scritto: “La foglia è parte di un essere vivente: è viva finché è attaccata all’albero perché si nutre e nutre l’albero, ma se è staccata muore”. Nella foglia verde, a destra, la didascalia dice: “la foglia verde è morta come la foglia secca, ma si è staccata dopo, si nutre ancora, ma se la pianti non cresce”. Queste affermazioni stanno ad indicare non solo l’affinamento della definizione di vitaalla quale si è giunti, ma sottolineano la capacità dei bambini di evidenziare delle trasformazioni dovute a “condizioni” diverse in “tempi” diversi.



Fig. 1.2 – Un esempio di cartellone riassuntivo.

Fig. 1.3 – Esempi di schede compilate da bambini di terza elementare. Risultati acquisiti: Il risultato del lavoro di classificazione porta ad una definizione di “essere vivente” che

1. si modifica, 2. si muove, 3. si nutre, 4. si riproduce.

L’analisi della seconda definizione di essere vivente introduce come elemento caratterizzante dell’essere vivente il “modificarsi”; è evidente che questo non è sempre vero e quindi occorre rilanciare la domanda ai bambini e proporre un esperimento che miri a dare una risposta a questa domanda: “Se si modifica, vive?”

Particolarmente interessanti sono anche le risposte emerse dalla compilazione della seconda scheda, nella successiva figura ne sono riportati due esempi. La risposta del bambino a destra, “i viventi che ho visto fanno i figli, mangiano attraverso la terra e si rinseccano”, mette in evidenza la difficoltà incontrata nell’identificare l’ essere vivente con l’uomo o con gli animali. Inoltre è necessario notare che la definizione è data mediante l’uso di azioni (espresse dai verbi usati) svolte dal “vivente”. Ciò indica che il “vivente” è qualcuno/qualcosa che è in grado di produrre un “effetto”.



Esperimento 1.1 – “Se si modifica, vive?” Materiale occorrente (per ogni gruppo): 0.5 litri di acqua. 3 cucchiai di sabbia. 3 cucchiai di sale. 3 cucchiai di olio. 1 confezione di lievito chimico (o di diger seltz). 1 confezione di lievito naturale (il classico lievito di birra reperibile presso i fornai) Cucchiaini in plastica. Bicchieri di plastica trasparente. Una copia della scheda n. 1.3- “Mescolando...Osservo” per studente. Una copia della scheda n. 1.4- ““Mescoliamo tante cose assieme” per studente. Procedimento: • Far interagire ogni composto con l’acqua e successivamente osservare ciò che avviene per ogni miscela/soluzione.

Sale e acqua: il sale si scioglie e “scompare” quindi la soluzione porta a una modificazione dello stato iniziale (ma non sono viventi). Sabbia e acqua: rimangono acqua e sabbia separati (quindi non c’è modificazione). Olio e acqua: l’olio galleggia sull’acqua. Lievito chimico e acqua: il lievito si scioglie e si formano bollicine (c’è modificazione). Il fenomeno permane per poco tempo. Lievito naturale e acqua: il lievito si scioglie, si formano bollicine (c’è modificazione). Il fenomeno permane a lungo e il composto ottenuto tende a fuoriuscire dal bicchiere.

• Le conclusioni di ogni osservazione devono essere raccolte nella apposita scheda (Scheda n. 1.3 - “Mescolando... osservo”) nella quale indicare ogni miscela/soluzione ottenuta e gli effetti rilevati. • Per iniziare un lavoro di osservazione e descrizione in forma scritta di ciò che si osserva si suggerisce di lasciare liberi i bambini di scegliere più composti da mescolare e di descrivere gli effetti ottenuti. (Scheda n. 1.4 - “Mescoliamo tante cose assieme”).

Fig. 1.4 - Momenti dell’esperienza in classe. Suggerimenti metodologici: Obiettivo dell’esperimento è osservare che la modificazione, il movimento, la trasformazione non sono singolarmente o non sempre elementi carat terizzanti dell’essere vivente. Quindi l’esperimento si pone come una sorta di controesempio per fare ragionare lo studente sulle implicazioni della definizione data. Se infatti si produce modificazione, movimento, trasformazione senza essere vivente, è evidente che ci troviamo di fronte a un elemento contraddittorio nella definizione che occorrerà superare. Anche per l’esperimento 1.1, come per la precedente attività 1.1, una volta conclusa l’attività pratica, occorre soffermarsi sui risultati rilevabili dall’analisi delle schede proposte ai bambini. Occorre prestare una particolare attenzione nello svolgimento della seconda parte di questo esperimento, quando cioè gli studenti devono osservare le caratteristiche delle miscele/soluzioni contenute nei diversi bicchieri. E’ infatti assolutamente necessario che i bambini osservino e rilevino l’evolversi nel tempo delle trasformazioni che avvengono nei singoli bicchieri.



Fig.1.5 – Immagine di acqua e lievito chimico a sinistra, acqua e lievito naturale a destra.

Fig. 1.6 – Le due schede compilate mostrano la prima stesura della scheda.

Ad esempio, gli alunni hanno verificato che, durante quello che essi stessi hanno definito il “mescolamento”, in alcuni bicchieri avvenivano trasformazioni. In una delle classi in cui è avvenuta la sperimentazione la situazione è risultata particolarmente interessante perché una delle definizioni di esseri viventi date in precedenza dai bambini aveva come caratteristiche peculiari il movimento e il cambiamento. Da qui è venuto spontaneo chiedere: “Alcune di queste sostanze che si modificano, le possiamo definire viventi?”

I bambini hanno eseguito le seguenti osservazioni: “il lievito chimico ha prodotto subito un’effervescenza più duratura; il lievito naturale si è gonfiato lentamente fino a fuoriuscire dal bicchiere ed il suo odore è diventato molto più intenso.” E sono giunti alla seguente conclusione: “Ci è venuto il dubbio che nel lievito naturale ci fosse qualcosa di vivo perché questa sostanza aveva un suo odore e cresceva come se stesse vivendo”.



L’esperimento 1.1 induce la domanda: Se alcuni composti mescolandosi si modificano o frizzano, vuol dire che sono viventi? Questa domanda fondamentale, risultato dell’esperimento realizzato porta al problema cruciale di definire cosa è la vita, ovvero la necessità di una nuova definizione di essere vivente. Una delle implicazioni possibili dell’esperienza su cui vogliamo richiamare l’attenzione dell’insegnante è: se il movimento non è una caratteristica discriminante degli esseri viventi si può concludere allora che l’assenza di movimento è sinonimo di essere non vivente?. E’ una domanda cruciale da rilanciare ai bambini per estendere la loro definizione di esseri viventi attraverso una discussione in classe. Si potrà quindi procedere ad una evocazione di esperienze concrete possedute dai bambini per esempio sulla capacità delle piante di orientare i loro fusti e le loro radici in direzioni diverse a seconda della posizione della fonte di illuminazione ad esempio quello di far osservare il moto diurno del fiore di un “girasole”. Di qui si perviene al fatto che, in qualche modo, le piante sono in grado di muoversi. La proposta di questa semplice osservazione permette una “digressione” dall’argomento base per definire il concetto di movimento. La discussione finale porta alla preparazione di un cartellone riassuntivo che contiene tutti gli elementi delle schede preparate dai singoli gruppi. A conclusione dell’intera Unità è opportuno proporre ai ragazzi una ricerca su dizionari e/o in Internet del termine vita. Quest’ultima non è una parte trascurabile del lavoro in quanto permette di verbalizzare, razionalizzare e sistematizzare le conoscenze. E’ importante, infatti, che i bambini comprendano la necessità di utilizzare una terminologia corretta e specifica a questo proposito importante il ruolo dell’insegnante nel lavoro di sistematizzazione e collocazione delle conoscenze acquisite negli specifici ambiti disciplinari.

Nota bene La struttura della scheda stessa (Fig. 1.6) è stata modificata a causa delle difficoltà rilevate dagli insegnanti durante la compilazione. Infatti è stata da loro giudicata troppo “direttiva”: gli alunni, nell’ansia del pasticciare con l’acqua, non sempre l’hanno compilata con attenzione, e hanno dovuto correggere successivamente. Come si può notare nelle schede definitive (Schede nn.1.3,1.4), è stata omessa l’indicazione del composto mescolato, in modo da lasciare ai bambini stessi la possibilità di inserire il composto usato. Inoltre, sono stati modificati i materiali consegnati agli studenti. A tal proposito quelli che sono elencati come materiali occorrenti, vogliono solo essere indicativi per lo svolgimento dell’Attività. L’insegnante, infatti, può sostituire i materiali suggeriti con altri analoghi; ciò che è importante è che abbiano le stesse caratteristiche di soluto e solvente, ovvero che diano luogo a fenomeni analoghi a quelli prodotti per questa attività durante la sperimentazione.

Dall’esperienza realizzata nelle classi, ad esempio gli alunni hanno scritto: “Gli esseri viventi hanno bisogno di acqua, si nutrono trasformando il cibo, utilizzano l’energia dell’ambiente esterno, si adattano all’ambiente, reagiscono agli stimoli, si riproducono, crescono. Un dubbio: il movimento è una caratteristica degli esseri viventi? Se questo è vero, perché le piante non si muovono? Forse non sono esseri viventi?”



Verifiche finali

• Verifica 1.1 – Gioco fatto sullo schema di un Memory; in questo caso si unisce all’abilità di ricordare la posizione delle carte, l’abilità di classific are secondo schemi prestabiliti. E’ questa ultima parte quello che interessa verificare per l’acquisizione degli obiettivi specifici.

o Incollare il foglio della verifica a un foglio di cartoncino pesante. o Tagliare lungo le linee: si ottengono sedici quadrati. o Il gioco procede come il classico Memory: associare ad ogni immagine il termine

vivente o non vivente corretto. Può essere un gioco individuale o a coppie. Nel caso si desideri fare un gioco individuale si può scegliere di cronometrare il tempo impiegato a completarlo; vince chi termina il gioco impiegando il tempo minore. Se si gioca a coppie si può organizzare un “torneo” ad eliminazione; nella coppia vince chi termina le tessere. La scelta del memory come gioco è motivata dal fatto che nelle prime classi elementari si lavora in matematica sulla spazialità e la topologia: questo gioco si presta ad affinare e a consolidare alcune particolari abilità tipiche anche delle conoscenze matematiche.

• Verifica 1.2 - “Completa la frase”: è stata scelta dal dizionario della lingua italiana Zingarelli la definizione di “vita” a cui sono state tolte delle parole chiave; i bambini hanno dovuto individuarle sostituendo la parola al posto dei puntini. Con questo ci si è proposti di verificare l’acquisizione di una terminologia adeguata e quindi la comprensione di un semplice testo scientifico.

• Verifica 1.3 - Scrivere una relazione relativa ad una delle attività svolte durante lo svolgimento dell’unità stessa per verificare l’abilità di scrittura di un semplic e testo scientifico. Al termine dell’Unità rimane comunque aperto il problema delle condizioni indispensabili ad un essere vivente per “vivere”.



Scheda n. 1.1 – “Classifichiamo” per gli studenti

Raggruppa gli oggetti nelle due categorie viventi- non viventi. Se per alcuni non sei sicuro, scrivi il loro nome (o disegnali) nella casella Altri.

Viventi Non viventi

Altri



Scheda n. 1.2 – “Elementi per la costruzione della definizione” per gli studenti

Rispondi alle seguenti domande:

1. Elenca le differenze presenti tra gli oggetti che hai definito “viventi” e quelli che hai definito “non viventi”.

2. Elenca le caratteristiche comuni agli elementi della tua categoria dei Viventi.

3. Elenca le caratteristiche comuni agli elementi della tua categoria dei non viventi.

4. Se hai elementi in Altri, ricontrolla se possono essere reinseriti nelle due categorie precedenti.



Scheda n. 1.3 – “Mescolando... osservo” per gli studenti.

Scrivi nelle caselle le osservazioni dopo aver mescolato i singoli composti in acqua.

Nelle osservazioni devi descrivere le caratteristiche del prodotto finale.

Mescolando… Osservo

Acqua e ….

Acqua e …

Acqua e …

Acqua e …



Scheda n. 1.4 – “Mescoliamo tante cose assieme”

per gli studenti Scegli e scrivi quali sostanze mescoli ora in acqua:

Nelle osservazioni devi descrivere le caratteristiche del prodotto finale.




Materiale per la Verifica1.1- “Memory”

vivente

non vivente

vivente

vivente

non vivente

non vivente

vivente

vivente

vivente

vivente

non vivente

non vivente

non vivente



Verifica 1.2

“Completa la seguente frase”

Vita = Insieme delle ...................., come la nutrizione, ......................... e la riproduzione,

che ............................. la materia vivente e la distinguono da quella

.................................

La frase intera (Dizionario Zingarelli della Lingua Italiana). Vita = Insieme delle proprietà, come la nutrizione, la respirazione e la riproduzione, che caratterizza la materia vivente e la distinguono da quella non vivente.



Lettura 1.1

La Vita sulla Terra dipende da ciò che avviene nello Spazio?

Sì, lo sappiamo bene, anche grazie ai film catastrofici apparsi negli ultimi anni! Se un asteroide o una cometa si scontra con la Terra, le conseguenze possono essere disastrose. L’impatto di un grosso corpo celeste non solo sarebbe in grado di distruggere direttamente delle aree pari a interi Stati, ma solleverebbe polveri in tutta la superficie del pianeta. Ciò comporterebbe l’oscuramento del cielo (anche per periodi molto prolungati) e la diminuzione della temperatura. Immediata conseguenza di ciò: la morte delle piante verdi, quindi degli erbivori, e infine dei carnivori. Se gli impatti sono gli eventi astronomici distruttivi più noti, anche l’esplosione di una stella alla fine del suo ciclo vicina al Sistema Solare potrebbe avere conseguenze disastrose. Un’esplosione stellare produce infatti una grandissima quantità di energia molto intensa, dannosa per tutti gli organismi viventi. Ma quali sono gli organismi viventi?? Lettura 1.2

Il futuro della Vita dipende anche da noi?

Qualcuno ha seriamente immaginato una civiltà umana futura talmente progredita da essere in grado di esplorare l’intera galassia e di sfruttare per sopravvivere fonti enormi di energia, perfino l’energia gravitazionale dei buchi neri. Ma potrebbe trattarsi solo di fantasie. Forse conviene tenere i piedi per terra e rendersi conto di quanto complesse siano le esigenze di un grosso animale come siamo noi e di quanto precaria sia la stabilità dell’ambiente che gli consente di soddisfare tali esigenze. Eppure ogni volta che si tratta di ridurre qualche fonte inquinante riappare la riluttanza di interi gruppi sociali e di grandi paesi a sottoscrivere impegni. E pensare che le scienze ambientali non ci sanno ancora dire quanto durerà la vita terrestre attuale!


Unità Didattica 2- Condizioni necessarie alla vita: L’atmosfera.

L’Unità contiene: Letture 2.1 - “L’atmosfera cos’è e dov’è?”; Lettura 2.2 – “L’atmosfera terrestre” per interessare i ragazzi e per rendere omogenea la loro preparazione iniziale. Esperimento 2.1 – “L’aria c’è?” -si evidenziano alcune concezioni ostacolo, l’esperimento serve a far comprendere che l’atmosfera esiste, anche se non la vediamo. Esperimento 2.2 – “Produciamo del gas” - per far comprendere che il gas può essere prodotto (corredata da Scheda per studenti n. 2.1- “Mescolando...Osservo”). Esperimento 2.3 – “Cosa c’è nel sacchetto?” - esperimento per far comprendere che, cambiando solvente, non posso ancora dire nulla di certo sul prodotto (corredata da scheda per studenti n. 2.2 “Cambiando solvente...Osservo”). Esperimento 2.4 – “Sotto la campana c’è...”- permette di mettere in evidenza che esistono gas diversi e questo permette di superare la concezione ostacolo rilevata prima dell’Esperimento 2.1. Lettura 2.3 - “Una ricetta per la vita, ovvero la vita è il caramello?” permette di lanciare l’attività successiva legata all’astronomia. Attività 2.1 – “Dallo spazio si vede così” (corredata da immagini per l’attività stessa, dalla Scheda n. 2.3 -“I pianeti e l’acqua” e da una Scheda n.2.4 -“Domandiamoci”) per introdurre una osservazione di immagini come metodo per dedurre informazioni. Verifiche-

Verifica 2.1 – “Cruciverba” contenente tutte le parole utilizzate all’interno dell’unità didattica. Verifica 2.2 – “Inventa le definizioni ”- un cruciverba risolto, ma senza le definizioni che devono essere costruite dai ragazzi (da utilizzare in particolare con gli studenti che hanno ottenuto risultati insufficienti nella verifica 2.1).

Unità didattica 2 – Condizioni necessarie alla vita: l’atmosfera.


Unità didattica 2

Contenuti: Analisi delle condizioni necessarie alla vita con particolare riguardo all’atmosfera. Obiettivi specifici: Introdurre il concetto di ambiente come ecosistema. Introdurre l’importanza dell’atmosfera per la vita. Educare i bambini alla lettura e comprensione di un “semplice” testo

scientifico. Abituare i bambini a saper riprodurre in laboratorio esperimenti che

permettano di chiarire i concetti fondamentali. Tempo impiegato nella sperimentazione: circa 20 ore. Sequenza : Occorre creare le condizioni necessarie all’apprendimento che devono emergere da una discussione con la classe a seguito, per chi ha svolto l’Unità Didattica 1, dai cartelloni prodotti durante lo svolgimento della stessa Unità Didattica. Tanto le letture quanto gli esperimenti da effettuare sono stati pensati in modo da poter seguire un filo logico nello svolgimento dell’Unità, introducendo man mano elementi di graduale difficoltà, si suggerisce quindi di seguirne la successione data e sperimentata in alcune classi. Per introdurre gli studenti al concetto di atmosfera, si parte dalle Letture 2.1-2.2. I ragazzi lavorano in gruppo per rielaborare e comprendere il più possibile sia il contenuto specifico che le caratteristiche fondamentali sottese nelle letture stesse. In genere dalle ricerche effettuate nella pratica scolastica una delle rappresentazioni più diffuse è che l’atmosfera è un gas. Ma quale è il significato che gli studenti danno al termine gas? Occorre procedere con una discussione collettiva in classe per fare superare le concezioni “ostacolo” che gli alunni possiedono di questo concetto e per questo motivo consideriamo prioritario invitare gli studenti a definire che cosa è un gas.

Fig. 2.1.- Esempi di risposte dei bambini (classi quarte e quinte elementari)

Come si evince dalla lettura delle due schede riportate nella figura chesegue, spesso i bambini hanno del gas una immagine negativa: il gas inquanto tale è “tossico, aria sporcata, etc…”.



Si consiglia di dividere la classe in gruppi e di far svolgere gli esperimenti e le attività in modo che gli studenti possano aiutarsi reciprocamente, collaborando tanto nella conduzione degli esperimenti ed attività stesse che nella scrittura delle eventuali conclusioni che ne debbano trarre. Importante in questa fase, all’interno dei singoli gruppi, la discussione tra pari, l’importanza dell’emergere di opinioni diverse tra di loro fino all’emergere di una posizione più forte rispetto alle altre. Gli esperimenti proposti sono stati pensati proprio per aiutare gli studenti a percepire e comprendere il significato di gas, e renderlo un po’ più “concreto” e a far comprendere che l’atmosfera è presente, anche se non la vediamo. Esperimento 2.1- “L’aria c’e’?” Materiale occorrente (per ogni gruppo): Un sacchetto di plastica trasparente. Un foglio su cui scrivere le osservazioni. Procedimento:

• Prendere un sacchetto di plastica da chiudere velocemente in modo che si “riempia d’aria”.

• La domanda da porre immediatamente è appunto: “cosa c’è dentro al sacchetto?”. • Discussione dei bambini che mira a mettere in evidenza il fatto che “l’aria c’è anche se

non la vediamo”. Esperimento 2.2- “Produciamo del gas” Materiale occorrente (per ciascun gruppo): Sale. Acqua. Diversi sacchetti trasparenti. Lievito chimico 2 buste. Farina. Diger seltz 2 buste. Una copia della scheda 2.1-“Mescolando... osservo” per ogni studente. Procedimento: Si prosegue nello stesso modo attuato per l’esperimento precedente. Anche questo esperimento, infatti, è semplice da attuare e conduce i bambini ad una importante constatazione concettuale: verificare che l’ “aria, il gas, l’atmosfera…. può essere costruita”.

• Versare il lievito chimico nel sacchetto ed unire l’acqua. • Chiudere rapidamente il sacchetto ed agitare. • Descrivere il fenomeno osservato. • Fare lo stesso mescolando gli altri materiali con l’acqua.

Suggerimenti metodologici (esperimenti 2.1, 2.2): E’ importante far utilizzare anche acqua e farina e acqua e sale per mettere in evidenza che non tutti i composti chimici mescolati tra loro producono gas, ma solo alcuni (ad esempio acqua e farina, acqua e sale non producono gas). Gli esempi osservati conducono gli studenti a dedurre quali sono le caratteristiche fondamentali possedute dai composti e che permettono di produrre gas. Dalla discussione emerge un ulteriore problema che cambiando il solvente cambia anche il composto. Si può far mescolare aceto invece dell’acqua con gli stessi composti utilizzati in precedenza e successivamente invitare gli studenti di ogni gruppo a confrontare i risultati ottenuti; a questo deve seguire una discussione collettiva.



Fig.2.2. - Due momenti dell’esperienza: a sinistra viene utilizzato una bustina di lievito chimico e acqua, a destra del diger seltz e acqua.

Esperimento 2.3 – “Cosa c’è nel sacchetto?” Materiale occorrente (per ciascun gruppo): Sale. Aceto. Diversi sacchetti trasparenti. Lievito chimico 2 buste. Farina. Diger seltz 2 buste. Una copia della scheda 2.2 – “Cambiando solvente...osservo” per ogni studente. Procedimento:

• Versare il diger seltz nel sacchetto ed unire l’aceto. • Chiudere rapidamente il sacchetto ed agitare. Descrivere il fenomeno osservato. • Fare lo stesso mescolando gli altri materiali con l’aceto.

Risultati attesi dagli esperimenti: La discussione finale delle schede relativi agli esperimenti 2.2 e 2.3 hanno portato gli studenti alle seguenti conclusioni:

1. Aver creato in entrambi i casi dei gas trasparenti. 2. Questi gas sono rilevabili dal rigonfiamento dei sacchetti. 3. L’esame visivo non permette di concludere se si siano sviluppati gas identici, anche se i

composti/soluzioni sul fondo dei sacchetti rivelano differenze sostanziali. 4. La prova olfattiva distinguerebbe i diversi composti/soluzioni, ma non si può concludere

che i gas siano diversi dal fatto che i solventi stessi avevano “odori diversi”.

Di qui nasce il problema di identificare l’esistenza di gas diversi.

Dalla discussione nelle classi sono emerse le seguenti domande: “Ma il gas ottenuto è sempre lo stesso?”; E’ trasparente!, ma tutti i gas sono trasparenti?”; “Anche quello che esce dal fornello e’ un gas! Quello non lo si può raccogliere? O invece sì?”.


Progetto Vit

A quesiti bambini pl’esperien EsperimeMaterialeUn piano Una candUna campUn cronom Procedim

• Ac• Co• Os• Le• In• Os

Questa econtenitopresenza classe, pededurre Suggerimalle dimecontenerebisogna pdeve esseluce. Questa èpianta no

I bambini che hanno partecipato all’esperienza hanno posto il problema in questi termini:”Riusciamo a definire cosa c’è dentro al sacchetto?”, oppure “Possiamo definire che anche se i gas sono trasparenti possono essere diversi?”.

a nell’Universo 18

del genere non è facile dare semplici soluzioni sperimentali. Per tentare di far sì che i ossano almeno intuire cosa succede, si può fare ricorso ad una esperienza storica: za di Priestley.

nto 2.4 – “Cosa c’è sotto la campana...?” occorrente:

di compensato. ela. ana di vetro o di plastica. etro.

ento: cendere la candela appoggiandola sul piano di compensato. prire il tutto con una campana di vetro o plastica. servare cosa succede vare la campana. serire una piccola pianta, riaccendere la candela. servare cosa succede.

Fig.2.3- Il cartellone riassume la suddetta esperienza.

sperienza nella versione originale di Priestley, prevedeva che all’interno del re venisse posto un piccolo animaletto che in assenza della pianta muore, mentre in della pianta rimane vivo a lungo. La stessa esperienza è difficilmente eseguibile in r cui questa qui proposta è una versione semplificata che comunque permette di che all’interno del contenitore c’è, nei due casi, un gas diverso.

enti metodologici (esperimento 2.4): Occorre innanzitutto fare estrema attenzione nsioni della campana, non solo perché sia sufficientemente capiente in modo da tutto, ma anche per evitare che questa, soprattutto se di plastica, fonda. Inoltre, restare attenzione alle dimensioni e al tipo di pianta che va inserita all’interno, che re piccola e a foglia larga in modo da avere una vasta superficie di esposizione alla

un’esperienza abbastanza delicata in quanto la quantità di ossigeno prodotta dalla n è tale da mantenere la candela accesa per un tempo indeterminato. Si consiglia



pertanto di cronometrare, nei due casi, il tempo durante il quale la candela rimane accesa, e di ripetere l’esperienza per più volte. Una versione migliore di questo esperimento prevede l’accensione della candela all’interno del contenitore stesso che, per rendere migliore le condizioni di sperimentazione, deve essere ermeticamente chiuso. Tale condizione è attuabile incollando la campana al compensato con del silicone. Inoltre, Nel compensato si può fare un foro in cui passi la nostra mano con sigillato un guanto, e all’interno della campana porre un accendino in modo che, inserendo la mano all’interno, si possa accendere la candela in loco. Si può concludere questa parte dell’Unità didattica con la Lettura 2.3- “Una ricetta per la vita, ovvero la vita è il caramello?”. Dall’esperimento 2.4 si deduce che anche se ugualmente trasparenti i gas sono diversi. Possiamo estendere le conoscenze acquisite verso l’Astronomia? Questo problema viene affrontato nell’ Attività 2.1 “Dallo spazio si vede così.”. La domanda successiva da porre è:”Se fossimo nello spazio, come potremmo dedurre la presenza di una atmosfera attorno alla Terra? E attorno ad altri pianeti?”. Per dare una prima ipotesi di soluzione anche a questi ultimi due quesiti si possono invitare i bambini ad una nuova attività didattica. Attività 2.1- “Dallo spazio si vede così”. Materiale occorrente: Immagini dei pianeti:Terra, Luna, Mercurio, Venere Una scheda n.2.3 -“I pianeti e l’acqua” per ogni gruppo. Una scheda n. 2.4 -“Domandiamoci” per ogni gruppo. Questa attività consiste nell’esaminare le immagini di pianeti diversi giunte da satellite.

• Si consiglia di suddividere la classe in gruppi,e di assegnare ad ogni gruppo una immagine alla volta.

• Invitare gli studenti al confronto e alla classificazione di quanto osservato. • Costruzione di cartelloni riassuntivi.

Tutte le informazioni e le osservazioni rilevate possono poi essere confrontate con quelle ricercate su Internet, su enciclopedie, o mediante quesiti posti ad esperti. L’insegnante a questo punto deve razionalizzare e sistematizzare le conoscenze costruite durante le esperienze didattiche svolte.

Dall’esperimento proposto gli studenti giungono a dedurre che: “dove abitiamo, cioè nella zona di spazio attorno alla Terra, c’è atmosfera”.



Scheda 2.1 – “Mescolando... osservo” per gli studenti

Scrivi nelle caselle le osservazioni dopo aver mescolato i singoli composti in acqua.


Acqua e …

Acqua e …

Acqua e ….

Acqua e …



Scheda 2.2 – “Cambiando solvente...osservo”

per gli studenti Scrivi nelle caselle le osservazioni dopo aver mescolato i singoli composti in aceto.

Mescolo Osservo

Aceto e …

Aceto e …

Aceto e …

Aceto e …



Scheda 2.3- “I pianeti e l’acqua”

per gli studenti

Scrivi nelle caselle le caratteristiche più rilevanti dell’immagine, quelle cioè che dovrebbero permettere di definire che il pianeta ha una atmosfera

Nome del corpo celeste esaminato

Caratteristiche rilevanti

Terra

Luna

Venere

Marte

Scheda 2.4- “Domandiamoci”

per gli studenti

Rispondi alle seguenti domande:

1. Confronta le caratteristiche che hai rilevato tra i singoli pianeti e la Terra. 2. Tenendo conto di come vedi “il cielo” dalla Terra, prova a dedurre come dovresti vedere

il cielo dal suolo della Luna, quello da Venere e quello da Marte.

3. Rappresenta le tue idee con disegni e colori.



Lettura 2.1

“L’atmosfera cos’è e dov’è?”

L’atmosfera è in grado di isolare un pianeta o un satellite e proteggere la vita dalla radiazione ultravioletta dannosa e dall’impatto di meteoriti di piccole e medie dimensioni. Inoltre le atmosfere possono fungere da importante sorgente di elementi biochimici. Per esempio, l’azoto atmosferico può essere impiegato per formare proteine, il carbonio dell’anidride carbonica può servire per carboidrati e grassi. Le atmosfere possono rendere meno drastico lo sbalzo di temperatura fra giorno e notte. Tuttavia, per costituire uno schermo o un isolante efficace, un’atmosfera deve essere abbastanza densa, come quella della Terra, di Venere o di Titano. Un pianeta o un satellite dipende dalla propria gravità per trattenere un’atmosfera. Un corpo di piccole dimensioni come Plutone o la Luna possiede una forse gravitazionale troppo piccola per trattenere a sé una atmosfera, rendendo difficile la vita in superficie o nelle vicinanze.

Lettura 2.3

“Una ricetta per la vita, ovvero la vita è un caramello?”

La ricetta è apparentemente semplice: reazioni chimiche organiche e acqua liquida, come quando si fa il caramello in cucina.

La materia si divide in due grandi categorie: • inorganica: cioè NON direttamente coinvolta nelle reazioni e processi chimici propri

degli esseri viventi • organica: quella che costituisce gli esseri viventi e che è coinvolta nei processi vitali

(principalmente a base di Carbonio) Quindi quando si parla di reazioni chimiche organiche si intende appunto quelle che avvengono tra sostanze proprie degli esseri viventi.

Ebbene, reazioni chimiche che formano, o interessano, molecole organiche avvengono anche negli immensi spazi freddi delle galassie e nei paraggi delle stelle; le reazioni sono promosse dalla radiazione ultravioletta, proveniente dalle stelle, e da altre radiazioni presenti nello spazio.

L’acqua liquida potrebbe essere presente sulla superficie di pianeti (o satelliti) di una certa dimensione; la cosa difficile è la persistenza dello stato liquido per tempi lunghi. Inoltre se essa è presente nel sottosuolo o sotto uno strato di ghiaccio non è detto che possa venire a contatto con reazioni riguardanti molecole organiche.

Quindi, a differenza della ricetta del caramello, qui il risultato non è assicurato: la coesistenza degli ingredienti non significa ottenere la vita, come chiunque può constatare nella cucina di casa.

E' comunque da sottolineare che costruire una cellula in laboratorio è cosa assai diversa dal ricostruire l’origine della prima cellula in natura.



Lettura 2.2

L’atmosfera terrestre

Composizione dell'atmosfera terrestre

La Terra è circondata e protetta da un'atmosfera gassosa, composta per il 78% da azoto, per il 21 % da ossigeno ed per il restante 1% da argon, anidride carbonica ed altri gas. Essa ha permesso lo sviluppo della vita sul nostro pianeta, grazie alla sua funzione di termoregolazione e di filtro nei confronti della radiazione dannosa proveniente dallo spazio.

Fra gli elementi più importanti per noi vi è certamente l'ossigeno. Ad altezze superiori ad una decina di km lo troviamo anche in forma triatomica O3, ovvero l'ozono che ci protegge dalle radiazioni ultraviolette dello spettro solare.

L'atmosfera esercita nei confronti della luce che l’ attraversano un'azione di disturbo. Infatti essa cambia direzione e viene dispersa od assorbita dagli strati atmosferici, che per loro natura sono disomogenei, a causa delle differenze di temperatura, densità ed altezza.

È suddivisa in strati concentrici, disomogenei per temperatura e densità:

TROPOSFERA (0 - 14 Km): è la parte più densa dell'atmosfera, sede della maggior parte dei fenomeni meteorologici; la temperatura decresce con l'altezza. STRATOSFERA (14 - 60 km): contiene lo strato di ozono; la temperatura cresce con l'altezza. MESOSFERA (60 - 90 km): il gas diventa molto più rarefatto; la temperatura decresce con l'altezza. IONOSFERA (fino a 4-500 km): è ricca di particelle ionizzate; questo strato filtra la radiazione solare, lasciando passare soltanto certe bande spettrali, come quella ottica o radio, ed è sede delle aurore polari. ESOSFERA (dai 4-500 km in su): è la parte meno conosciuta della nostra atmosfera, dove essa decresce in densità fino a perdersi nello spazio.



Immagini per l’attività 2.1 La Terra.

La Luna.



Immagini per l’attività 2.1

Mercurio

Venere


Progett

Verifica 2.1- “Cruciverba”

Le so

1 2 3

4 5 6

7

8 9

10

11

12

O 1 3 5 7 8 1 1 1

Orizzontali: 1 E' indispensabile per la vita (5) 3 E' la nostra stella (4) 5 Circonda la Terra (4) 7 L'unico pianeta su cui è certa la presenza di vita. (5) 8 E' indispensabile per fare il pane. (7) 10 Sono diversi quelli che compongono la nostra atmosfera (3) 11 E' il satellite della Terra (4) 12 Lo è l'uomo (7)

Verticali 2 Anch'essi sono viventi 3 Lo abbiamo usato in un esperimento (4) 4 Uno dei gas che compongono la nostra atmosfera (8) 5 Soltanto alcuni pianeti la possiedono (9)

6 Lo emana il Sole (6) 9 E' uno dei pianeti più vicini alla Terra (6)

o Vita nell’Universo 27

luzioni:

rizzontali Acqua(5) Sole (4) Aria (4) Terra (5) Lievito. (7) 0 Gas (3) 1 Luna (4) 2 Viventi (7)

Verticali

2 Uomini (6) 3 Sale (4) 4 Ossigeno (8) 5 Atmosfera (9)

6 Calore (6) 9 Venere (6)


28

Verifica aggiuntiva 2.2- “Inventa le definizioni”

Costruisci le definizioni per il precedente cruciverba.


Unità Didattica 3 - Condizioni necessarie alla vita: L’acqua e il calore.

L’unità contiene: Lettura 3.1 – “E l’acqua?” – lettura per introdurre all’attività successiva di modellizzazione della configurazione delle dimensioni delle componenti del pianeta Terra. Attività 3.1 – “Terra, acqua e aria” – costruzione di un modello per la comprensione dell’esiguità delle riserve idriche a disposizione dell’umanità. Esperimento 3.1 – “I fagioli e l’acqua” corredata da una scheda n.3.1 per studenti “Con acqua e senza acqua” per determinare la indispensabilità dell’acqua. Esperimento 3.2 – “I fagioli e l’aria”(con o senza acqua) corredata da scheda n.3.2 per studenti-“Con aria o senza aria” per determinare come l’aria sia un elemento necessario, ma non sufficiente all’esistenza della vita. Esperimento 3.3 – “I fagioli, la luce e il calore” (corredata dal scheda n.3.3 per studenti “Caldo o freddo”) per far comprendere l’influenza dell’illuminazione, e quindi del calore, per le condizioni di vita. Lettura 3.2 – “Il pianeta cambia orbita ... e il suo clima?” –introduce l’attività successiva di astronomia. Attività 3.2 – “I corpi celesti e l’acqua” (corredata da scheda n.3.4 “Classifichiamo pianeta/acqua”) per determinare le condizioni che ci permettono di stabilire l’esistenza di acqua su un pianeta. Verifiche –

• Verifica 3.1- Questionario a risposte chiuse, con soltanto l’ultima domanda aperta per verificare anche l’abilità di scrittura di un testo scientifico.

• Verifica 3.2- “Inventa le definizioni” un cruciverba in cui le definizioni devono essere costruite dai ragazzi.

Unità didattica 3 - Condizioni necessarie alla vita: L’acqua e il calore.


Unità Didattica 3

Contenuti: Importanza dell’acqua per la vita. Importanza della posizione del pianeta rispetto al Sole. Obiettivi specifici: Leggere e comprendere un “semplice” testo scientifico. Riprodurre in laboratorio di esperimenti che finalizzati a chiarire

l’importanza dell’acqua per la vita. Consolidare il concetto di ambiente- modello. Introdurre il concetto di osservazione ripetuta. Introduzione del concetto di misura. Tempo utilizzato nella sperimentazione: circa 20 ore. Sequenza: Si è scelto di proporre ai bambini la lettura “E l’acqua?”. Consegnare una copia della lettura “E l’acqua?” per ogni studente. I ragazzi lavorano in gruppo per rielaborare e comprendere la lettura stessa. Questo testo viene usato per far comprendere “quanto poca” sia l’acqua sulla Terra e la sua intrinseca importanza.

Generalmente non si ha idea di “quanto grandi o quanto piccole” sono queste dimensioni, e pur fornendo i dati numerici gli studenti non ne deducono immediatamente il significato. Proprio per questo la proposta di procedere con un tentativo di “rappresentazione dimensionale” suscita, in genere, interesse e domande nei bambini, come ad esempio: “ma la Terra come la possiamo rappresentare?”.

Successivamente, l’Attività 3.1 rappresenta un processo di matematizzazione, di astrazione e di modellizzazione della configurazione delle dimensioni delle componenti del pianeta Terra. Gli esperimenti 3.1, 3.2, 3.3 da svolgere a gruppi possono essere seguiti da una relazione. Si propone di annotare in un piccolo quaderno gli appunti relativi alle esperienze stesse, lasciandoli liberi di strutturarli a loro piacere. Questo quaderno, chiamato “Diario di esperienze”, costituisce un momento fondamentale perché permette successivamente di esaminare l’evoluzione dell’approccio che i bambini stessi hanno nei confronti delle esperienze svolte. Il nucleo centrale di questi esperimenti è l’indispensabilità dell’acqua; poiché questo composto non esiste in natura isolata da altri componenti quali l’aria, la luce,... gli esperimenti 3.2, 3.3 sono pensati per evidenziare le relazioni acqua-aria , acqua-caldo freddo. Ulteriore elemento essenziale nella conduzione dell’esperienza è la variabile “tempo” che è fondamentale per evidenziare l’evoluzione dei processi. Si sceglie di inserire una variabile alla volta, in modo da poter esaminare con molta attenzione ciò che accade e quale è la variabile, mancando la quale, si rende impossibile la vita. La parte dell’Unità didattica relativa all’Astronomia (Lettura 3.2 e Attività 3.2) è particolarmente coinvolgente per gli studenti in quanto è rivolta all’analisi di alcuni corpi celesti e l’astronomia costituisce per i ragazzi un elemento di attrazione e di fascino.

Tra le domande poste al termine della lettura particolarmente significative sono state le seguenti: “ Ma se mettessimo lo strato di aria e quello di acqua, è maggiore quello di aria o quello di acqua?”, “Quanto lontano arriva l’atmosfera?”.



Attività 3.1 – “Terra, acqua e aria”. Materiale occorrente: accesso a Internet e/o volumi contenenti le dimensioni dell’altezza e del diametro della Terra Procedimento: Questa attività va svolta in tre fasi:

• 1° fase: svolgere una ricerca in Internet o su testi aggiornati, alla ricerca delle dimensioni dello strato di aria, del diametro della Terra e dello strato di acqua.

• 2° fase: riprodurre in scala le dimensioni trovate - si ricorda che per l’atmosfera si parla di uno spessore di circa 100 km. Gli studenti devono cioè “costruire” una rappresentazione che rispetti le dimensioni reali.

• Mettere in evidenza, attraverso una discussione, la necessità della presenza dell’acqua per la vita.

Suggerimenti metodologici: Per quanto riguarda i testi utilizzati per la ricerca è importante guardare sempre la data di edizione del volume che si sta consultando. Questa accortezza vale per tutte le scienze, ma in particolare è necessaria per l’astrofisica che è in evoluzione continua come si può notare dalle nuove scoperte che avvengono quotidianamente. D’altra parte, è bene sottolineare che non ci sono riduzioni in scala esatte o sbagliate, ovviamente qualunque scelta va bene. Il problema da affrontare è soltanto quello di riuscire a rendere “visibili” le grandezze effettive sia dello strato di acqua che di quello d’aria. In conseguenza di tutto ciò, gli studenti hanno il compito di “costruire” una sfera che rappresenti la Terra e che, quindi, dovrà avere dimensioni adeguate che tengano conto delle considerazioni e delle misure a cui essi stessi devono pervenire.

L’Attività 3.1 permette di evidenziare la difficoltà di rappresentare lo strato di acqua e quindi, per estensione concettuale, gli studenti intuiscono l’esiguità delle risorse idriche a disposizione dell’umanità. Dalla discussione/riflessione sulla indispensabilità dell’acqua per la vita si rende necessario l’introduzione di un esperimento che metta in evidenza la indispensabilità dell’acqua. Gli esperimenti proposti sono finalizzati a questo scopo. Esperimento 3.1 – “I fagioli e l’acqua”. Materiale occorrente per ogni gruppo: Fagioli secchi (facilmente reperibili in un supermercato). Due contenitori in vetro trasparente. Acqua e batuffoli di cotone. Una scheda n.3.1 “Con acqua e senza acqua” Procedimento:

• Invitare i bambini a porre i fagioli in parti uguali nei due recipienti diversi. Per evidenziare la condizione di necessità dell’acqua per la vita, occorre che una parte dei fagioli siano posti in acqua, mentre l’altra parte sia all’asciutto.

• Osservare quello che succede nelle due condizioni a distanza di.... • Riportare i dati delle osservazioni nella scheda 3.1 “Con acqua e senza acqua”.

Durante la sperimentazione i bambini di una classe hanno rappresentato la Terra con un pallone di 100 cm (un pallone da psicomotricità, per intenderci) di conseguenza per lo strato d’acqua, risultato di 0.03cm, hanno utilizzato un rivestimento di pellicola di alluminio, ed infine per lo strato di aria, di circa 1,5 cm, hanno scelto di utilizzare uno spessore di gommapiuma.



Suggerimenti metodologici: Questa è una esperienza semplice, ma che può riservare alcune sorprese se non vengono usate alcune accortezze. Infatti, se una parte dei fagioli secchi viene totalmente immersa nell’acqua non sempre si assiste alla germinazione, talora succede che marciscono direttamente per un eccesso di acqua. Per evitare questo inconveniente occorre usare un batuffolo di cotone imbevuto d’acqua che costituisce la situazione ideale per la germinazione, in modo cioè da costituire un ambiente umido. Ricordiamo che non usiamo, in questa fase, il nutrimento, proprio per evitare di complicare il problema. Questo esperimento, come i successivi, è uno dei più comuni eseguiti nelle classi di scuola elementare (vedere Fig.3.2). Ci interessa però esaminare l’importanza dell’acqua, la sua presenza o meno è la unica variabile che ci interessa e che deve entrare in gioco nel nostro esperimento.

Fig.3.2 - Un esempio del lavoro normalmente eseguito nelle classi elementari.

Per l’attuazione di questo esperimento è opportuno che i bambini scelgano le condizioni in cui effettuarlo. Ciò vuol dire che si può realizzare una situazione per cui alcuni gruppi lavorano in un modo – ad esempio immergendo i fagioli direttamente in acqua e osservare cosa succede- e altri nel modo suggerito sopra. In tal modo si possono mettere in evidenza i pro e i contro di ogni procedura, e quindi anche il fallimento dell’esperienza. Una volta che i bambini hanno organizzato le condizioni dell’esperienza (scelta dei contenitori) è importante farli riflettere sul “che cosa succede?”. La mancanza o la presenza di acqua nei due recipienti deve essere protratta per giorni in modo da permettere di evidenziarne l’importanza. I bambini infatti devono esser messi nelle condizioni di dover analizzare gli effetti della variabile tempo nell’evoluzione dell’esperienza. Questa è una fase importante perché si introduce l’osservazione ripetuta, cioè la metodicità delle osservazioni. Attraverso una discussione all’interno dei gruppi, i bambini devono giungere alla determinazione della periodicità con cui fare le osservazioni.

In alcune classi il periodo di osservazione è stato differente per i differenti gruppi presenti nella classe, in altre invece i singoli gruppi sono arrivati, con una discussione collettiva, a fissare un periodo comune e un’ altrettanta comune osservazione a tutti i componenti della classe.


Progetto

L’esperienza può essere condotta per circa un mese e al termine di questa si suggerisce di risistemare i dati ottenuti in un tabellone conclusivo riassuntivo che conterrà eventualmente anche le “misure” dell’altezza cui sono giunte le piantine. Questa fase è estremamente importante perché introduce il concetto di misura che è fondamentale nello sviluppo della conoscenza scientifica di un fenomeno. Infatti già da quando si iniziano a notare delle differenze nel contenuto dei due barattoli di vetro, occorre far discutere i bambini sulle osservazioni fatte, mettendo in evidenza come, in assenza di acqua, l’aspetto dei fagioli rimanga invariato. L’osservazione può essere resa più dettagliata se i fagioli vengono esaminati anche attraverso lenti di ingrandimento. Evidenziata la necessità dell’acqua per la sussistenza della vita, la discussione porta i bambini ad aumentare le variabili in gioco pervenendo in particolare a studiare la necessità della presenza dell’aria. Esperimento 3.2 – “I fagioli e l’aria” (con o senza acqua) Materiale occorrente per ogni gruppo: Fagioli secchi (facilmente reperibili in un supermercato). Quattro contenitori di cui due a chiusura ermetica. Un batuffolo di cotone. Acqua. Una copia della scheda 3.2 -“Con aria o senza aria” Procedimento: Questo esperimento riprende i problemi trattati nelle unità didattiche 1 e 2 e quindi svolge una funzione di “legame” tra i due concetti di aria e acqua precedentemente e singolarmente trattati. La procedura di svolgimento di questo esperimento è la stessa di quello precedente, prendendo in esame la relazione acqua-aria.

• Preparare i due contenitori con i fagioli senza acqua (uno va lasciato aperto e uno va chiuso ermeticamente)

• Preparare i due contenitori con i fagioli posati su un batuffolo di cotone inumidito (uno dei contenitori va chiuso ermeticamente.

Suggerimenti metodologici:

E’ importante far emergere il problema di che cosa si considera per “assenza di aria” e riconsiderare allo stesso tempo quello della indispensabilità dell’acqua.

In fase di sperimentazione le osservazioni dei bambini sono state estremamente peculiari, soprattutto quelle che si riferiscono alla seconda situazione indicata in tabella. In questo caso, infatti, pur sembrando non esserci aria i fagioli germinano ugualmente perché il contenitore comunque ne contiene, e quindi confermano in parte la condizione già verificata nell’esperienza di Priestley.

Tra le constatazioni e domande dei bambini le due seguenti sono state più incisive: “l’acqua è necessaria”; “se riuscissimo a levare totalmente l’aria, cosa succederebbe ai fagioli?”. Questo problema è rimasto aperto per la difficoltà di eliminare totalmente l’aria. In una classe si è tentata l’esperienza mettendo i fagioli posati sul batuffolo di cotone imbevuto di acqua in un sacchetto di plastica chiuso con una macchinetta da vuoto per alimenti: i fagioli hanno germogliato ugualmente.

Vita nell’Universo 32



La successiva discussione con i bambini porta a far emergere le seguenti domande: “se i fagioli fossero al buio, cosa succederebbe?”; “se fossero al freddo?”; si rende necessaria l’introduzione di ulteriori variabili quali: le condizioni di illuminazione e quindi di calore cui sono sottoposti i diversi contenitori. Ciò porta a considerare un ulteriore esperimento qui riportato. Esperimento 3.3 – “I fagioli, la luce e il calore”. Materiale occorrente per ogni gruppo: Fagioli secchi (facilmente reperibili in un supermercato). Quattro contenitori trasparenti. Un batuffolo di cotone imbevuto di acqua. Una lampada. Una scheda n.3.3 “Caldo o freddo”. Procedimento:

• Porre un contenitore dei fagioli in frigorifero (al freddo) • Porre gli altri contenitori in varie condizioni di presenza o assenza totale di luce. • Osservarne l’evoluzione a distanza di tempo. • Compilare la scheda di osservazione “caldo o freddo” a distanza ad esempio di una

settimana tra le osservazioni. Lasciando il contenitore al buio i risultati mettono in evidenza che anche in questa condizione avviene la germinazione, quel che cambia è semplicemente il colore delle piante. Dagli esperimenti proposti fin’ora, gli studenti giungono a dedurre che:“per la vita è necessaria anche l’acqua” per mettere in evidenza che è una condizione necessaria, ma non sufficiente. Possiamo estendere le conoscenze acquisite verso l’Astronomia? Questo problema viene affrontato nell’ Attività 3.2 “I corpi celesti e l’acqua.”. La domanda successiva da porre è: “Se fossimo nello spazio, come potremmo dedurre la presenza di acqua sulla Terra? E su altri pianeti?”. Attività 3.2 –“I corpi celesti e l’acqua” Materiale occorrente (per ogni gruppo): Immagini dei pianeti:Terra, Luna, Venere, Mercurio (Immagini per l’attività 3.2). Una scheda n.3.4 “Classifichiamo pianeta/acqua” per ogni gruppo. Questa attività consiste nell’esaminare immagini di pianeti diversi giunte da satellite. Procedimento:

• Assegnare ad ogni gruppo una immagine alla volta. • Invitare gli studenti al confronto e alla classificazione di quanto osservato.

Tutte le informazioni e le osservazioni rilevate possono poi essere confrontate con quelle ricercate su Internet, su enciclopedie, o mediante quesiti posti ad esperti. L’insegnante deve successivamente razionalizzare e sistematizzare le conoscenze costruite durante le esperienze didattiche svolte.

Durante la sperimentazione i ragazzi hanno portato materiali di ogni tipo, sia cartaceo che multimediale; vista la quantità si è scelto di esaminarlo in gruppi, ognuno dei quali avrebbe poi relazionato agli altri. Si è divisa la classe in gruppi, ogni gruppo ha scelto il materiale che avrebbe esaminato e si è svolta in classe una prima parte del lavoro che è poi stato continuato a casa. Le incongruenze tra i dati rilevati nei singoli gruppi hanno reso indispensabile, per i ragazzi stessi, la preparazione di una scaletta con cui analizzare il materiale.


Progetto Vi

Questa scaletta è stata via via affinata dai ragazzi stessi; di seguito due scalette preparate dalla stessa classe in due momenti successivi dell’esperienza da cui risulta evidente l’attenzione posta ad elementi particolari. Ad esempio l’autore di ogni singolo materiale esaminato è rilevazione necessaria perché “gli stessi autori sembrano scrivere sempre le stesse cose, anche gli stessi errori”; è inoltre essenziale anche la data perché “che Mercurio non sia il più piccolo pianeta del Sistema Solare lo sappiamo dal 1986 se quello lo scrive anche dopo, beh vuol dire che non si è documentato a sufficienza!”.

ta nell’Universo 34

Scaletta preparata in data 12/11/2001

Scaletta preparata in data 2/4/2002

Titolo e autori del testo

Anno di pubblicazione

Argomenti esaminati

Bisogna usare il dizionario

Dimensioni del libro (cioè si può leggere a letto?)

Rimanda ad argomenti trattati prima o dopo

Commento

Nome del pianeta

Caratteristiche

Parole difficili

Dimensioni del libro

Piacevole da leggere



Verifiche –

• Verifica 3.1- “Inventa le definizioni” un cruciverba risolto, ma senza le definizioni che devono essere costruite dai ragazzi.

1. Si suggerisce di dividere la classe in gruppi (numero pari di gruppi). 2. Ogni gruppo inventa le definizioni del proprio cruciverba. 3. Le definizioni vengono poi passate a un altro gruppo che deve risolvere il

cruciverba inventato dai compagni. Questa verifica ha una duplice valenza: quella di evidenziare le difficoltà incontrate sia nella scrittura che nella comprensione di testi scientifici.

• Verifica 3.2 - Questionario a risposte chiuse, con soltanto l’ultima domanda aperta per consentire una ulteriore verifica relativa scrittura di un testo scientifico.



Scheda 3.1- “Con acqua e senza acqua”

per gli studenti

Condizioni Osservazione iniziale

Osservazione dopo una settimana

Osservazionedopo due settimane

Osservazione dopo tre

settimane

Osservazione dopo quattro

settimane Fagioli senza

acqua

Fagioli con acqua

Scheda 3.2 – “Con aria o senza” per gli studenti

Condizioni Osservazione

iniziale Osservazione

dopo una settimana



settimane


settimane Fagioli senza aria e senza acqua

Fagioli senza aria, ma con acqua

Fagioli con aria,ma senza acqua

Fagioli con aria e con acqua



Scheda 3.3 - “Freddo e..caldo” per gli studenti

Condizioni Osservazione

iniziale Osservazione

dopo una settimana



settimane


settimane Fagioli con acqua e in frigorifero

Fagioli con acqua e alla luce della lampada

Fagioli con acqua e a una distanza maggiore dalla lampada

Fagioli con acqua e totalmente al buio

Scheda n. 3.4- “Classifichiamo pianeta/acqua” per gli studenti

Scrivi nelle caselle le caratteristiche più rilevanti dell’immagine, quelle che ti dovrebbero permettere di definire se sul corpo celeste esaminato c’è acqua

Nome del corpo celeste esaminato

Caratteristiche che rivelano la presenza di acqua

Terra

Luna

Venere

Mercurio



Verifica 3.1 - “Inventa le definizioni”



Verifica 3.2 - Rispondi alle seguenti domande tracciando una crocetta sulla risposta che ritieni opportuna (ricorda che per ogni domanda c’è solo una risposta esatta).

1. Dalle prime esperienze eseguite puoi dedurre che:

a. L’acqua è utile per la vita. b. L’acqua è indispensabile per la vita.

c. La presenza di acqua è sufficiente per rendere possibile la vita. d. L’acqua può essere utile per la vita.

e. Non so. f. Altro.

2. Sotto trovi un elenco di “oggetti” presenti sulla Terra. Quali consideri utili per la

vita?

a. Acqua.

b. Aria.

c. Calore. d. Luce. e. Ferro. f. Ossigeno. g. Piante. h. Animali.

3. Scegli una delle esperienze eseguite durante lo svolgimento dell’unità didattica. Prova a doverla raccontare ad un compagno che era assente, che deve poi riuscire a rifarla senza alcun aiuto. In questa esperienza elenca in particolare le variabili che sono intervenute nell’ambiente esaminato.



Lettura 3.1

E l’acqua? Come tutti sanno, il nostro pianeta costituisce l’unico luogo accertato che ospiti forme di vita. Significa forse che esso è un corpo molto speciale? In effetti si ritiene speciale che abbia acqua liquida in superficie. Se l’acqua fosse uniformemente distribuita sulla sua superficie avrebbe uno spessore di due chilometri e mezzo. Uno strato di acqua liquida c’è sempre stato a partire da 3,9 miliardi di anni fa, dei 4,5 trascorsi dacché la Terra si formò; questo strato si è solo assottigliato durante le glaciazioni, che talvolta si sono estese all’intero pianeta. Oggi alcuni studiosi sostengono che la Terra possiede molte altre particolarità, dai fenomeni tettonici ad un grosso satellite - la Luna-, senza le quali sarebbe stata possibile solo la vita batterica che non richiede molto più dell’acqua liquida. Lettura 3.2

Il pianeta cambia orbita ... e il suo clima?

Se la traiettoria di un pianeta fosse, per esempio, molto ellittica, la sua distanza dal Sole cambierebbe notevolmente nel corso dell’anno, così come il flusso di energia solare. L’azione gravitazionale dei pianeti è in effetti in grado di modificare, nel corso di migliaia di anni, non solo l ’eccentricità, ma un po’ tutti i parametri dell’orbita. Ci interessa ovviamente sapere, specie per la Terra, quanto grandi sono state queste variazioni, se e quanto esse possano aver influito in passato, e influire in futuro, sul clima del nostro pianeta. Si sono perciò fatti studi al calcolatore che hanno simulato le variazioni nel tempo della traiettoria terrestre e la quantità di energia solare (l ’insolazione) che di conseguenza arriva sul nostro pianeta. Solo per fare un esempio, l’eccentricità dell’orbita della Terra, attualmente pari a 0,017, è variata nell’ultimo milione di anni tra valori estremi di 0 (cerchio perfetto) e 0,06 (ricordiamo che la Terra ha un’orbita ellittica e l’eccentricità dell’orbita è data dal rapporto tra la distanza minima e distanza massima della Terra dal Sole). Ma le variazioni dell’insolazione causate delle modificazioni dell’eccentricità sono troppo piccole perché vi siano degli effetti consistenti sul clima. Se avete studiato le stagioni, sapete che l’insolazione dipende fortemente dalla cosiddetta “obliquità”, cioè l’angolo tra la retta perpendicolare all’orbita della Terra e l’asse di rotazione del nostro pianeta. Questo angolo sembra quindi essere davvero il parametro chiave per comprendere alcune variazioni climatiche avvenute in passato sul nostro pianeta.




La Terra.

La Luna.




Mercurio

Venere


Unità Didattica 4- Condizioni necessarie alla vita: la vita è solo quella che vediamo? Esaminiamo e costruiamo condizioni “particolari”.

L’unità contiene: Lettura 4.1 – “Vita è solo quella che intendiamo o c’è anche una vita microbica?” per introdurre gli studenti alla presenza di una vita microbica. Esperimento 4.1 – “Ma qui c’è vita?” (corredato di Scheda n. 4.1- “A temperature diverse” per gli studenti) esperimento che serve ad introdurre alla presenza di vita non “visibile” . Esperimento 4.2 – “Il pane” (corredato di Scheda n.4.2- “Cosa succede con la farina” per gli studenti) esperimento che serve per introdurre la necessità del nutrimento. Lettura 4.2 – “Vita intelligente e/o vita batterica?” per evidenziare la necessità di molteplici elementi necessari alla vita. Esperimento 4.3 – “Le muffe” (corredato da scheda n 4.3- “Osserviamo le muffe” per gli studenti) serve a “costruire” ambienti che tengano conto di tutte le condizioni introdotte: aria, acqua, luce e cibo. Esperimento 4.4 – “Fieno e acqua”. (corredato di scheda n. 4.4- “Nel fieno c’è...” per gli studenti) permette di introdurre l’utilizzo di uno strumento di osservazione Esperimento 4.5 - “Capsule Petri”, ovvero “Ma perché lavarmi le mani? le mie sono pulite!” Esperimento che permette l’introduzione dell’ipotesi che anche l’aria possa contenere “animaletti” Esperimento4. 6 – “Redi e le mosche” per introdurre il concetto di impossibilità di una generazione spontanea. Verifica – La verifica consta di due parti: una prima relativa alla sistemazione degli appunti relativi ad un singolo esperimento; una successiva, a distanza di tempo, per consolidare le conoscenze acquisite e rielaborare successivamente l’intera unità didattica in un diagramma di flusso.

Unità didattica 4 - Condizioni necessarie alla vita: La vita è solo quella che vediamo? Esaminiamo e costruiamo condizioni “particolari”


Unità didattica 4

Contenuti: Far comprendere che la “vita” non è solo ciò che quotidianamente vediamo con i nostri occhi senza uso di strumenti. Obiettivi specifici: Acquisire il concetto di “vita non visibile” Introdurre la necessità del nutrimento.

“Costruire ambienti” idonei per la vita. Ampliare il concetto operativo di vita posseduto dagli studenti.

Tempo utilizzato nella sperimentazione: circa 20 ore. Sequenza: L’Unità si propone di rendere consapevoli gli studenti che “vita” non sono solo alberi, animali... ma esiste anche una vita “invisibile” ai nostri sensi, ma di cui ci possiamo rendere conto soltanto attraverso l’uso di strumenti (siano essi semplici lenti di ingrandimento o sofisticati microscopi). Si suggerisce di partire da una lettura (Lettura 4.1-“Vita è solo quella che intendiamo o c’è anche una vita microbica?”) il cui testo è stato dato individualmente a tutti gli studenti e che introduce termini “nuovi”. La serie di esperimenti successivi (4.1,4.2) presenta una concatenazione logica che permette di far discendere l’uno dall’altro dalle domande poste agli e dagli studenti stessi.

La Lettura 4.2 -“Vita intelligente e/o vita batterica?” dopo l’esperimento 4.2, ha lo scopo di evidenziare la necessità di molteplici elementi necessari alla vita. Anche questa lettura è stata data individualmente a tutti gli studenti e ha costituito un utile momento per spezzare una sequenza strettamente sperimentale con una discussione che ha poi portato ad altre esperienze. Al termine dell’Unità si ritiene importante fare un “riassunto” del lavoro svolto per evitare che rimanessero tanti esperimenti senza interconnessione, proponendo una schematizzazione delle esperienze svolte e delle condizioni in cui sono state svolte. Scopo di questa discussione è introdurre e ribadire il concetto di ambiente- modello già introdotto nell’Unità Didattica 3.

Sono ovviamente possibili scelte diverse, quelle qui effettuate hanno rappresentato una sequenza sperimentata da diverse classi. La verifica della sequenza stessa è stata possibile attraverso i diagrammi di flusso fatti eseguire alle classi sperimentatrici che hanno portato all’85% di risultati positivi.

In alcune classi sono state sviluppate esperienze diverse e letture differenti che hanno dato tagli diversi alle sperimentazioni stesse: ad esempio in una classe è stato affrontato esplicitamente il tema della cellula, in un’altra si è scelto di occuparsi del come si è giunti a comprendere l’esistenza di materia organica (dando quindi ampio spazio alla ricostruzione storica attraverso l’esperienza di Redi e letture ad esso collegate), in un’altra ancora si è scelto di procedere invece all’analisi di come eliminare alcuni batteri (ad esempio attraverso la pastorizzazione). Queste sono state scelte comunque interessanti, ma dispersive rispetto al tema in esame.



Le differenze tra i diversi “ambienti” costruiti nelle esperienze devono emergere proprio per far comprendere l’importanza delle condizioni presenti all’interno degli ambienti. Va inoltre evidenziato il fatto che gli ambienti sono “artificiali” e che sono stati costruiti proprio per evidenziare l’importanza di alcune condizioni; è quindi necessario avere chiaro il modello costruito. Questo tipo di schema riassuntivo, fatto eseguire a gruppi e discusso poi collettivamente, rappresenta una buona verifica poiché al termine gli studenti hanno costruito uno schema riassuntivo collettivo attraverso un “diagramma di flusso” che ha messo in evidenza le condizioni dei diversi esperimenti. Si consiglia di fotografare gli esperimenti, oltre che invitare gli studenti a tenere nota di quello che vedono. Quindi tra i materiali a disposizione ci dovrebbe sempre essere una macchina fotografica e un “Diario fotografico” per annotare le date in cui le fotografie vengono scattate.

Esperimento 4.1 – “Ma qui c’è vita?” Materiale occorrente (per ogni gruppo): Due bicchieri di vetro o di plastica trasparente. Una bustina di lievito chimico. Una bustina di lievito naturale (il classico lievito di birra reperibile da un fornaio). Cucchiai per mescolare. Acqua a 15°. Acqua a 35°. Una copia della scheda n. 4.1-“A temperature diverse” per studente. Procedimento:

• Invitare i bambini a mescolare acqua e lievito chimico in un bicchiere, ed acqua e lievito di birra in un altro.

• Far osservare quel che accade e far annotare le constatazioni. • Ripetere successivamente la stessa esperienza con acqua a 35°C per evidenziare

l’importanza della diversa temperatura nella conduzione di svolgimento dell’esperimento.

Suggerimenti metodologici: E’ molto importante che dalla discussione con gli studenti emerga la necessità di “nutrimento” per la vita. L’acquisizione di questo risultato porta alla necessità di introdurre a questo punto un esperimento che fornisce ai due lieviti del “cibo” (Esperimento4.2- “Il pane”).

I bambini che hanno eseguito l’esperienza hanno raccolto le seguenti considerazioni: - “il lievito chimico ha prodotto subito un’effervescenza più duratura”; - “il lievito naturale si è gonfiato lentamente fino a fuoriuscire dal bicchiere ed il suo odore è diventato molto più intenso.” - “Ci è venuto il dubbio che nel lievito naturale ci fosse qualcosa di vivo perché questa sostanza aveva un suo odore e cresceva come se stesse vivendo”. - “dopo un breve periodo di tempo tutti e due si sono “fermati”: sembravano morti; forse nell’acqua non c’è nutrimento.”


Progetto Vita

Esperimento 4.2 – “Il pane”. Materiale occorrente (per ogni gruppo): Due contenitori Due confezioni di lievito naturale (il classico lievito di birra reperibile da un fornaio). Cucchiai per mescolare. Acqua a 15°C. Acqua a 30°C. Farina. Una copia della scheda 4.2-“Cosa succede per la farina” per studente. Procedimento:

• Impastare una confezione di lievito, farina e acqua a 15°C in un contenitore (in questo caso la farina rappresenta il cibo).

• Fare la stessa, cosa ma con l’acqua a 30°C (per evidenziare l’importanza della temperatura).

• Eseguire osservazioni rispetto alle due situazioni ogni 10’. Suggerimenti metodologici: Dalla discussione collettiva emerge il fatto che il lievito sembra essere vivo; cioè all’interno di questo lievito che cosa c’é? E’ importanavviare allasviluppa la oggetti minParticolarmperché peprecedente EsperimenMateriale Un contenitAcqua. Un pezzo dPlastica traUn pezzo dUna copia d Procedime

• Utiliperc

• Inse• Osse

osse

Alcune delle più curiose conclusioni a cui sono giunti gli studenti sono state:“ci sono dei viventi che non riesco a vedere ad occhio nudo”; “per vederequeste cose ho bisogno di un tele….scopio… ma non ci si guardano lestelle?”; “abbiamo bisogno di un microscopio!”. Ed inoltre: “abbiamo bisognodi aria, luce, calore….ma con i fagioli è stato semplice…! Ci sono cose viventi,ma molto piccole?” “Abbiamo visto un rigonfiamento solo dell’impasto con acqua a 30° C; l’altronon ha fatto nulla!”

nell’Universo 45

te introdurre una lettura (Lettura 4.2 - “Vita intelligente e/o vita batterica?”) per fase successiva ovvero quella in cui verificare l’esistenza di ambienti in cui si “vita” constatabile solo attraverso l’uso di strumenti che permettono di ingrandire uscoli, cioè i microscopi. ente importanti risultano gli esperimenti (4.3, 4.4, 4.5, 4.6) di seguito riportati rmettono di “costruire” ambienti che tengano conto di tutte le condizioni mente introdotte: aria, acqua, luce e cibo.

to 4.3 – “Le muffe”. occorrente (per ogni gruppo): ore di vetro trasparente.

i sughero abbastanza spesso. sparente. i pane. ella scheda n. 4.3 “Osserviamo le muffe” per studente.

nto: zzare un bicchiere in cui versare un po’ d’acqua per creare un ambiente umido hé per la vita occorre acqua rire all’interno del bicchiere un sughero e su questo un pezzo di pane. rvare in momenti successivi quello che accade all’interno del bicchiere e scrivere le rvazioni sulla scheda n.4.3-“Osserviamo le muffe”.



Suggerimenti metodologici: Si consiglia la suddivisione della classe in due- tre grossi gruppi che svolgano l’esperienza contemporaneamente. L’umidità rimane all’interno del bicchiere e la luce colpisce il pane; le condizioni fondamentali per la vita - presenza di aria, acqua, luce e cibo- sono in tal modo rispettate.

Fig.4.2 – Due disegni significativi dei bambini rappresentanti due “condizioni” del pane usato per l’esperimento. Le osservazioni prevedono sia una parte verbale che una parte grafica. Dopo la prima settimana di osservazione svolta tutti i giorni, si può scegliere di eseguire l’osservazione due volte alla settimana, ma deve essere una scelta discussa con gli studenti; in quest’ultimo caso la scheda qui di seguito riportata deve essere modificata. Si consiglia anche di eseguire una fotografia ogni tre- quattro giorni. Poiché l’osservazione è protratta nel tempo, e pertanto i bambini possono avere dimenticato alcuni particolari osservati, l’immagine fotografica costituisce un momento importante per ricordare con esattezza quel che si è notato.

L’esperienza è stata condotta, in fase sperimentale, in diverse classi con modalità scelte dagli studenti stessi. In una classe, ad esempio, gli studenti hanno scelto di lasciare il pane all’aperto, giudicando che fosse sufficiente l’umidità atmosferica per farlo ammuffire; non hanno tenuto conto, però, di quel che normalmente avviene in casa. “Il pane è diventato totalmente asciutto” per cui la sua acqua è già passata nell’atmosfera diventando così estremamente duro. Di seguito è riportato un esempio di tali rappresentazioni: per il disegno posto a sinistra nella figura 4.2, sul cartellone finale, la didascalia posta dai bambini metteva in evidenza: “dopo una settimana è cresciuta la muffa”; per il disegno di destra invece: “dopo quindici giorni la superficie del pane era molto ridotta perché i microrganismi che costituiscono la muffa se ne sono nutriti”.


Progetto Vit

Esperimento 4.4 – “Fieno e acqua” (fermentazione del fieno). Materiale occorrente per ogni gruppo: Contenitore trasparente. Fieno. Acqua. Microscopio. Una copia della scheda n. 4.4- “Nel fieno c’è...” per studenti. Procedimento:

• Mettere un po’ di fieno all’interno del contenitore trasparente. • Mantenere umido il fieno in modo che inizi a fermentare. • Osservare periodicamente e scrivere le osservazioni eseguite nella apposita scheda

n.4.4 - “Nel fieno c’è...” ; in particolare notare dopo circa tre settimane, che solo un po’ di liquido rimane depositato sul fondo del recipiente, mentre il resto è stato assorbito dal fieno.

• Osservare al microscopio chiaramente visibili “animaletti” identificabili come “esseri viventi”.

SuggerimE’ fondamfenomeniessa. Occorre qPer risolvprevede l EsperimeMaterialeUna capsuUn micros Procedim

• La• Os

Suggerimbatteriche

I bambini hanno notato: “Si muovono, sembra abbiano le ciglia!”


enti metodologici: entale che dalla discussione in classe emerga quasi naturalmente che questi

avvengono per la presenza dell’aria, e che la nascita di “animaletti” sia dovuta ad

uindi ricondurre il discorso da dove possono nascere. ere questo problema si propone una duplice esperienza: la prima, più attuale, ’uso delle capsule di Petri; l’altra, dal profilo storico, si rifà all’esperienza di Redi.

nto 4.5 - “Capsule Petri”, ovvero “Ma perché lavarmi le mani? le mie sono pulite!” occorrente per ogni gruppo: la Petri. copio.

ento: sciare una capsula Petri aperta per 15 minuti, poi richiuderla. servare quello che accade al passare del tempo (occorre circa una settimana).

enti metodologici: Le capsule Petri vengono abitualmente usate per le colture , l’ esperimento proposto sfrutta questa caratteristica di tali capsule.



Fig. 4.3- Un esempio di colture all’interno delle capsule.

Questo esperimento porta alla domanda: l’aria stessa sembra produrre qualcosa. Ma è vero che nell’aria ci sono le condizioni affinché compaia la vita? Per questo si è proceduto con l’esperimento di Redi. Esperimento4. 6 – “Redi e le mosche” Materiale occorrente per ogni gruppo: 2 contenitori trasparenti. Garza Due pezzetti di carne.

• Porre i due pezzetti di carne appoggiati su un sughero a sua volta posto su un piccolo strato d’acqua; quest’ultima accortezza ha lo scopo di mantenere sempre umido l’ambiente all’interno dei due contenitori.

• Coprire uno dei vasi con uno strato di garza spessa, in modo che entri null’altro che l’aria.

• Lasciare l’altro invece totalmente scoperto. • Osservare quello che accade al passare del tempo (occorrono circa 15 giorni affinchè

compaiano le larve di mosca).

Dopo una settimana, dicono i bambini, si nota la comparsa di “macchie strane”. La coltivazione risulta più veloce se si appoggiano all’interno delle capsule le dita “sporche”. Durante la sperimentazione didattica, dopo la prima osservazione i bambinihanno scritto: “si sono formate uova gialle, rosa e una specie di spugnettabianca, nera e grigia”; e dopo la seconda hanno rilevato: “nelle uova giallee rosa ci sono dei punti e dei fili neri; la spugnetta si è ingrandita ed èdiventata tutta nera”. A seguito dell’esperimento i bambini hanno espresso il dubbio che “anchel’aria contiene qualcosa di particolare”, al di là del fatto che “le nostre ditasono particolarmente sporche”. In una classe questa idea è stata sviluppata per rispondere alla classicaobiezione dei bambini “ma le mie mani sono pulite!”. I bambini hannoverificato, con estrema meraviglia, il fatto che anche se ben pulite, lavate eappoggiate nella capsula dopo un po’ di tempo nasceva “qualcosa”.


Progetto Vit

Suggerimenti metodologici:

SistematQuesta ustudenti suddivideogni grupAl terminall’assemSi proced

• le • le • a c

A questo semplici particolar

In alcune classi nel contenitore lasciato esposto all’aria, la carne si èseccata totalmente. In particolare ciò è accaduto in quelle classi in cui nonsi è provveduto a mantenere umida l’aria circostante: i bambini hannoscritto “Non tutte le ciambelle riescono col buco!”. I bambini si sono espressi dicendo: “ci è voluta una mamma mosca per farnascere i piccoli!”; e inoltre, “c’è voluto anche il cibo perché le mosche sisviluppassero: in questo caso la carne imputridita!”


Fig. 4.4- Un disegno che spiega l’esperienza di Redi.

Fig. 4.5- Una larva di mosca fotografata al microscopio.

izzazione del materiale: nità didattica contiene parecchi esperimenti e che quindi rischia di far perdere agli l’idea di continuità e di tutto unico. Per questo si è ritenuto importante procedere ndo la classe in gruppi (sei in tutto, uno per ogni esperimento), facendo eseguire ad po la sistemazione degli appunti di un esperimento. e ogni gruppo presenta agli altri il proprio lavoro e assieme si procede

blaggio dell’unità. e ad una discussione collettiva da cui devono emergere: condizioni in cui sono stati svolti, motivazioni per cui sono state eseguite, he cosa si è giunti. punto si può procedere in modi diversi o producendo cartelloni collettivi o preparando frasi conclusive che portano alla costruzione di diagrammi di flusso che risultano mente divertenti e interessanti per gli studenti.



Scheda n. 4.1- “A temperature diverse” per gli studenti

Mescolo Acqua a 15°

Acqua a 35°

Acqua e lievito chimico

Acqua e lievito naturale

Scheda n. 4.2 – “Cosa succede con la farina?” per gli studenti

Tempi di osservazione

Impasto 10’ 20’ 30’ 40’ 50’

Con acqua a 15°C

Con acqua a 30°C



Scheda n. 4.3- “Osserviamo le muffe” per gli studenti

Date di osservazione

Pane

Scheda n. 4.4 – “Nel fieno c’è...” per gli studenti

Date di osservazione al microscopio

Acqua e

fieno



Lettura 4.1

“Vita è solo quella che intendiamo o c’è anche una vita microbica?”

La vita che si incontrerebbe con maggiore probabilità su altri pianeti è quella

microscopica. I primi esseri unicellulari apparvero infatti sulla Terra 3,5 miliardi di anni fa. E furono gli

unici viventi in tutto il periodo che va da 3,5 a 0,8 miliardi anni fa. L’era in cui compaiono i primi organismi complessi, infatti inizia solo 0,6 miliardi di anni fa e sembra essere giunta fino a 0,225 miliardi di anni fa ed è caratterizzata dai trilobiti, tra i primi organismi complessi apparsi sulla Terra e ormai estinti, di cui si sono trovate molte tracce fossili. Fino a una trentina di anni fa si pensava che non esistessero fossili più antichi di questi.

Quindi l'intervallo di tempo (da 3,5 a 0,8 miliardi di anni) durante il quale sulla Terra vi erano solo organismi unicellulari è enorme se confrontato con le altre ere geologiche successive. Detto questo viene da pensare che sia più probabile trovare, su altri pianeti, forme di vita a questo stadio di evoluzione, durato ben 2,7 miliardi di anni.

Lettura 4.2

Vita intelligente e/o vita batterica

L’impiego di strumenti, la trasmissione di segnali e l’apprendimento riguardano quasi esclusivamente mammiferi ed uccelli, comparsi nell’era Secondaria. Le tecniche e il linguaggio umani sono invece recentissimi, al massimo di qualche milione di anni. Comunque fin quasi a oggi non è stato significativamente influenzato lo spazio esterno. Il controllo delle onde radio, che invece possono percorrere enormi distanze, iniziò solo negli ultimi anni del XIX secolo (in effetti le conosciamo dalla fine del 1800: ricordate Marconi!!). Ciononostante si cercano indizi anche di vita intelligente in possesso di un’avanzata tecnologia, mediante l’individuazione di suoi eventuali messaggi-radio. Il maggiore progetto in questa direzione si chiama SETI (Search for extraterrestrial intelligence) e non può che limitare la sua indagine alle nostre vicinanze (e cioè alla nostra galassia). La vita pluricellulare complessa, come quella che può dare origine all’intelligenza e alla tecnologia, richiede il verificarsi di vari eventi biologici particolari: sulla Terra è comparsa dopo 3 miliardi di anni di vita microbica. Parliamo ancora di vita microscopica, essenzialmente batterica, perché si ritiene che essa sia stata la prima a sorgere: sulla Terra sarebbe sorta poco dopo la formazione degli oceani, che esistono da 3,8 miliardi di anni. E aggiungiamo che fino a non troppi anni or sono si pensava che gli esseri viventi potessero riprodursi spontaneamente!


Unità didattica 5.- Dalle condizioni di vita sulla Terra alle condizioni di abitabilità degli altri pianeti.

L’unità contiene: Lettura 5.1- “Quali condizioni perché un pianeta sia abitabile?”; Lettura 5.2 – “Condizioni di abitabilità”; Lettura 5.3- “Concludiamo che...” per far emergere domande legate alle condizioni di abitabilità di un pianeta. Esperimento 5.1 – “Luce, calore e temperatura a diverse distanze dal corpo emittente”.(corredata di scheda n. 5.1 - “Misuriamo la temperatura” per gli studenti) esperimento che permette di modellizzare quello che avviene a distanze diverse dal Sole. Lettura 5.4 – “Come vedere se c’è Vita su altri pianeti?” permette di avviare gli studenti alla comprensione delle metodologie utilizzate dagli astronomi per lo studio dei corpi celesti. Attività 5.1 – “Dove c’è la vita?” per confrontare le condizioni di vita su altri pianeti con quelle presenti sulla Terra. Lettura 5.5 – “Dopo aver studiato....definiamo la Bioastronomia” lettura conclusiva di tutta l’unità didattica.



Unità Didattica 5

Contenuti: Approfondimento di alcuni concetti fondamentali quali la variazione di luce, calore e temperatura, considerate a varie distanze dal corpo emettente considerato.

Confronto tra le condizioni di abitabilità della Terra e quelle di altri pianeti. Obiettivi specifici: Consolidare il concetto di vita nelle sue varie forme.

Individuare, dal confronto tra le condizioni di vita sulla Terra e quelle presenti su altri pianeti, caratteristiche comuni.

Tempo utilizzato nella sperimentazione: otto ore

Sequenza: Si ritiene importante affrontare l’argomento attraverso la lettura di un testo (Lettura5.1- “Quali condizioni perché un pianeta sia abitabile?”; Lettura 5.2 – “Condizioni di abitabilità”-Lettura 5.3- “Concludiamo che...”), per focalizzare l’attenzione sulle condizioni necessarie alla vita, ed in particolare sull’importanza della presenza di acqua liquida e delle condizioni di luce e di conseguenza di calore. L’esperimento 5.1 permette di introdurre una modellizzazione per verificare le differenze di luminosità, di calore e quindi di temperatura che una sorgente luminosa, che rappresenta il Sole, produce a distanze diverse, in particolare in posizioni “simili” a quelle dei pianeti. La successiva attività 5.1 è rivolta all’analisi delle immagini di alcuni corpi celesti e sono state supportate dalle letture e da materiale portato dagli studenti stessi; anche in questo caso, come già nelle unità precedenti, tutto il materiale è stato suddiviso e analizzato a gruppi. La lettura 5.4 permette di concludere l’Unità con una definizione di una scienza “nuova”: la Bioastronomia. Esperimento 5.1- “Luce, calore e temperatura a differenti distanze”. Materiale occorrente: Due faretti (da 60 Watt) e due portalampade. Due cordelle metriche. Due esposimetri fotografici manuali. Due termometri: la temperatura va misurata dopo 5 minuti di esposizione alla luce. Una copia della scheda n.5.1-“Misuriamo la temperatura” per studente. Procedimento:

• Procedere ad una rappresentazione in scala delle distanze dei corpi del Sistema Solare. • Definire la distanza massima disponibile in cui si intende sistemare il modello e poi

procedere con il calcolo per le distanze (vedere Cielo!; www.polare.it - PROGETTO CIELO! - modulo 5 )

• Discutere sulla ininfluenza delle dimensioni dei corpi in esame per il nostro modello, e sull’importanza, invece, della distanza di questi dalla sorgente luminosa che rappresenta il Sole.

Tra le domande che più ripetutamente proposte ci sono state: “Quanto saràfreddo su Plutone?” e “Come mai non riusciamo a vedere e a comunicare conaltri esseri che eventualmente vivano in pianeti lontani?”. La prima domanda ci ha permesso di far emergere una concezione diffusa nel 83% degli studenti che hanno partecipato alla sperimentazione: il Sole sembra essere l’unico corpo celeste che emana calore. “Pensa: un pianeta più lontano dal Sole di quanto non è Plutone avrà una temperatura bassissima”. Gli studenti non sembrano cioè tenere minimamente conto del fatto che un eventuale pianeta più lontano di Plutone farà parte di un altro Sistema Solare.

http://www.polare.it/



• Segnare sul pavimento le posizioni in cui posizionare i pianeti rispetto al Sole, che come

già detto è rappresentato dalla lampada. • Rilevare la misura della temperatura e la misura della “quantità di luce” che arriva

sull’esposimetro collocato volta per volta nelle varie posizioni e inserire i dati nell’apposita scheda n.5.1-“Misuriamo la temperatura”.

Suggerimenti metodologici: Si consiglia di dividere la classe in due gruppi posti ad una distanza tale che le due luci, che rappresentano il Sole per i due diversi gruppi di osservatori, interferiscano il meno possibile tra di loro. L’esperienza dà risultati migliori se viene svolta in un ambiente molto buio e sufficientemente ampio, in modo che le posizioni in cui vengono eseguite le rilevazioni siano sufficientemente distanti tra di loro.

Fig. 5.1 – Diagramma dell’esperienza preparata da ragazzi.

Fig. 5.2 – Un momento di preparazione dell’esperienza.



I dati tabulati possono essere utilizzati per ottenere due grafici aventi in ascissa la distanza dalla lampada e in ordinata i valori ottenuti per la temperatura e per l’intensità di luce. Poiché le unità di misura delle grandezze fisiche rilevate sono diverse, occorre fare grafici separati. I grafici costituiscono la base di una discussione collettiva che deve condurre gli allievi ad osservare la variazione di luminosità, temperatura e calore in funzione della distanza. La presenza di un valore che l’esposimetro misura sempre mette in evidenza il fatto che l’influenza della lampada (che ricordiamo simula il Sole) dopo una certa distanza sembra rimanere costante, dando cioè un valore di fondo. E’ importante ricordare che quello su cui stiamo lavorando è un modello, non la realtà! Nella realtà tra un corpo e l’altro c’è il vuoto, nel nostro modello c’è l’aria, cioè la nostra atmosfera: è una notazione che va ribadita ai ragazzi o che comunque deve emergere dalla discussione collettiva altrimenti il modello si confonde con la realtà. Attività 5.1- “Dove c’è la vita?” Procedimento: Dopo la lettura, si può

• far ricercare ai ragazzi le notizie relative a ciascun pianeta in Internet o su testi aggiornati,

• far dedurre quali pianeti o satelliti del Sistema Solare possono essere abitabili. L’insegnante deve successivamente razionalizzare e sistematizzare le conoscenze costruite durante le esperienze didattiche svolte.

Fig. 5.3 – esempi di lavori degli studenti.

In una classe, durante la sperimentazione è emersa una particolarità: “oltre una certa distanza, i dati sembrano essere diventati uniformi… non diminuiscono più, in particolare quelli della luce!; l’esposimetro misura sempre la stessa quantità”.

In Fig.5.3 risulta evidente l’importanza che i ragazzi che hanno partecipato alla sperimentazione hanno dato all’acqua e alla temperatura dell’ambiente in esame.



Al termine di tutta l’attività la lettura 5.5- “Dopo aver studiato....definiamo la Bioastronomia” permette all’insegnante di concludere il discorso.

Scheda n. 5.1 – “Misuriamo la temperatura” per gli studenti

Distanza dalla

lampada Temperatura rilevata con

lampada accesa

“Quantità di luce” rilevata con lampada

accesa



Lettura 5.1

Quali condizioni perché un pianeta sia abitabile? L’atmosfera. L’atmosfera è in grado di isolare un pianeta o un satellite e proteggere la vita dalla radiazione ultravioletta dannosa e dall’impatto di meteoriti di piccole e medie dimensioni. Inoltre le atmosfere possono fungere da importante sorgente di elementi biochimici. Per esempio, l’azoto atmosferico può essere impiegato per formare proteine, il carbonio dell’anidride carbonica può servire per carboidrati e grassi. Le atmosfere possono rendere meno drastico lo sbalzo di temperatura fra giorno e notte. Tuttavia, per costituire uno schermo o un isolante efficace, un’atmosfera deve essere abbastanza densa, come quella della Terra, di Venere o di Titano. Un pianeta o un satellite dipende dalla propria gravità per trattenere un’atmosfera. Un corpo di piccole dimensioni come Plutone o la Luna possiede una forza gravitazionale troppo piccola per trattenere a sé una atmosfera, rendendo difficile la vita in superficie o nelle vicinanze. La temperatura. La vita sembra limitata ad un intervallo di temperature che va da circa –15°C a 125°C. L’ acqua. La vita come la conosciamo richiede acqua liquida. Essa può essere disponibile in modo irregolare, ma deve essere comunque disponibile. Su un pianeta o un satellite freddo, ci deve essere una sorgente interna di calore per sciogliere il ghiaccio o il permafrost. Su un pianeta o un satellite caldo, l’acqua bollirà o evaporerà se non si trova molto al di sotto della superficie. Lettura 5.2

Condizioni di abitabilità

Alla fine del XIX secolo si discusse a lungo della possibile presenza su Marte di canali costruiti da una specie come la nostra, ma si scoprì poi che le immagini dipendevano dalla qualità insoddisfacente dei telescopi utilizzati. Oggi, grazie alle sonde che si sono posate su quel pianeta o che l’hanno studiato orbitandovi attorno, sappiamo che la superficie di Marte è un deserto gelido, e che sono ben pochi i luoghi nei quali potrebbe comparire teoricamente acqua liquida per periodi limitati a bassa profondità nel suolo. Ciò non significa che le cose stessero negli stessi termini in passato. Nel sottosuolo di Marte, a meno di un metro di profondità, c'è un tesoro nascosto: uno strato di acqua ghiacciata che se fosse sciolto riempirebbe almeno un paio di grandi laghi. L'annuncio è stato dato la scorsa settimana dalla NASA dopo l'analisi degli ultimi dati raccolti dalla sonda Mars Odissey. In orbita da diversi mesi attorno al pianeta rosso, aveva già fornito qualche indizio sulla possibile presenza di ghiaccio d'acqua. In pochi però si aspettavano ce ne potesse essere così tanto e per di più a poche decine di centimetri dalla superficie. Se nel lontano passato fossero comparsi dei batteri se ne potrebbero forse trovare gli ultimi discendenti a qualche profondità, e sono in fase di realizzazione delle sonde con il compito di esplorare questa eventualità. Un meteorite schizzato dalla superficie di Marte 16 milioni di anni fa, caduto in Antartide 13000 anni fa, raccolto nel 1984 da studiosi statunitensi e chiamato ALH84001 mostra tracce di possibili minibatteri. La comunità scientifica è ancora ben lontana dall’affermare con certezza che queste tracce appartengano ad organismi viventi sviluppatisi su Marte. Secondo alcuni studiosi non è necessario che l’acqua liquida sia sulla superficie di un pianeta, per contribuire all’origine della vita. Oggetto di indagine per i Bioastronomi non sono solo i pianeti ma anche alcuni dei loro satelliti, i quali in molti casi hanno dimensioni paragonabili con la Luna o con la Terra. Europa, un satellite di Giove scoperto da Galileo Galilei nel 1610, presenta probabilmente acqua liquida sotto una crosta di ghiaccio “sporco”. Le reazioni chimiche organiche, in esso,



potrebbero avvenire sul fondo del suo “oceano” a causa di possibili fenomeni vulcanici molto simili a quelli che avvengono nei fondali marini terrestri. E’ stata la sonda Galileo, che da sei anni studia questa luna, che ha permesso di ipotizzare senza troppe riserve l'esistenza di un immenso oceano. Situazioni analoghe potrebbero essere presenti su altri satelliti dei pianeti giganti. E’ allo studio una sonda che dovrebbe posarsi su Europa, attraversarne la crosta ghiacciata e liberare sotto di essa un minuscolo sottomarino con il compito di esplorare il presunto oceano sommerso. Non si creda che Marte ed Europa (e altri corpi in qualche misura affini ad Europa, come per esempio Titano, il più grande satellite di Saturno) esauriscano le possibili fonti di Vita del Sistema Solare. Alcuni studiosi credono che le comete (che sono in parte costituite da ghiaccio d ’acqua) e alcuni tipi di meteoriti abbiano le caratteristiche adatte non tanto per ospitare la vita, quanto per trasferirla o per formare al proprio interno le strutture adatte a farla partire in presenza di condizioni favorevoli, in primo luogo di acqua liquida. Lettura 5.3

Concludiamo che...

C'è Vita nell'Universo? Certo! Su un pianeta della zona esterna della Galassia. E' il terzo a partire dalla sua stella e i suoi abitanti lo chiamano Terra! Caratteristica principale: è ricoperto per il settanta per cento dall'acqua! Lo si deduce anche dalla forte variazione di luminosità che lo contraddistingue dagli altri corpi del suo Sistema Solare. Ciò non può che essere dovuto alla presenza di oceani, foreste e densa atmosfera. Organismi viventi dunque! Ecco perché un gruppo di scienziati ha intrapreso un approfondito studio di come il nostro pianeta riflette la luce del Sole. Si cerca di capire come altri, a esso simili, potrebbero apparire se osservati a grande distanza. Lo scopo è di pianificare al meglio una missione futura della NASA, il Terrestrial Planet Finder, che dovrebbe poter osservare pianeti di tipo terrestre in orbita attorno ad altre stelle. Prima di intraprendere tale studio non si sapeva se queste variazioni fossero sufficientemente grandi da essere osservate. Di fatto, però, si è visto che il nostro pianeta può presentare variazioni di grande entità, fino al 150 per cento. Questo tipo di osservazione non sostituisce l'analisi spettrale, che permette di rilevare la presenza dei componenti chimici fondamentali per la Vita. Ma aumenta di sicuro la quantità di informazione che i cacciatori di terre lontane possono ottenere. Lettura 5.4

Come vedere se c’è Vita su altri pianeti? Da anni i radiotelescopi di SETI cercano senza successo segnali provenienti da civiltà aliene intelligenti. Oggi però gli astronomi hanno adottato un approccio diverso: trovare attorno a stelle vicine, dei pianeti adatti a ospitare la vita. Solo fra questi cercheranno le tracce di esseri viventi, accontentandosi anche di semplici batteri. Per questa caccia all'alieno, si prende come riferimento la vita che conosciamo, quella basata sull'acqua e sul carbonio. Anzitutto bisogna trovare dei pianeti di tipo roccioso come il nostro, che possiedano acqua. Né troppo caldi né troppo freddi, in modo che essa si mantenga allo stato liquido, cosa essenziale per lo sviluppo della vita. Se hanno un'atmosfera, se ne studierà lo spettro alla ricerca di ossigeno. Sulla Terra questo gas viene prodotto dalle piante: se fosse presente nell'atmosfera di un pianeta, potrebbe indicare la presenza di un'attività biologica e forse di vita vegetale. Non solo: la presenza di vegetazione fa sì che la quantità di luce riflessa dalla superficie di un pianeta cambi nel tempo. Nel caso della Terra la variazione è nettamente visibile dallo spazio e potrebbe esserlo anche per pianeti lontani. In questo modo sarebbero le stesse piante a rivelare la propria presenza.



Ma come si trovano i pianeti extrasolari? Principalmente grazie all'effetto gravitazionale che esercitano sulla propria stella. Questo si traduce in minuscole variazioni nella frequenza della radiazione stellare, che solo strumenti molto sofisticati possono rivelare. Fino a oggi ne sono stati scoperti circa 100, tutti molto grandi e nessuno simile alla Terra, ma il loro numero cresce con ritmo sempre più accelerato. Nei prossimi anni però gli scienziati contano di trovare diversi pianeti di tipo terrestre attorno a stelle vicine. La missione Terrestrial Planet Finder della Nasa e la Darwin dell'Esa, in programma per il lancio dopo il 2010, analizzeranno i dintorni del Sole con una schiera di telescopi orbitanti molto avanzati. E il successo sembra assicurato. Lettura 5.5

Dopo aver studiato....definiamo la Bioastronomia

La Bioastronomia è ufficialmente nata nel 1982 con la fondazione della Commissione 51 dell'Unione Astronomica Internazionale (IAU), l'organizzazione che raccoglie migliaia di astronomi professionisti di tutto il mondo. Questa scienza è dichiaratamente dedicata alla ricerca di vita extraterrestre e, quindi, per sua stessa natura, interdisciplinare.

L'Astronomia permette di scoprire se le condizioni che hanno portato alla formazione del Sistema Solare sono replicabili altrove nel cosmo; la Chimica indaga i fenomeni che portano alla formazione di molecole complesse nello spazio; la Biologia cerca di comprendere l'origine della Vita.

La Bioastronomia è, in altre parole, lo studio dell'origine e dell'evoluzione della Vita nell'Universo e si prefigge di rispondere a due domande fondamentali per l'Uomo:

• Come ci siamo originati e da "dove" veniamo? • Siamo soli nell'Universo?

AUTORI

Ideazione e progettazione: Marco Bini1, Caterina Boccato2, Gianluigi Parmeggiani3, Angela Turricchia4, Paola Zorzi5. Consulenza scientifico-didattica e revisione finale: Leopoldo Benacchio2, Caterina Boccato, Anna Cinzia Colavita6, Sebastiana Lai7, Angela Turricchia. Insegnanti sperimentatori: Silvana Cellerino8, Marisa Sasso9, Rossella Colonna10, Donatella Dallari11, Maria Guerrini11, Luciana Potena11, Franca Giosaffatto12, Filomena Massaro13, Fausta Poli14, Cristina Ferrara 8, Miranda Pizzirani8, Emanuela Bianchi15, Giorgia Caravita14, Angela Polazzo16, Paola Zocca6. Coordinamento: Angela Turricchia 1 Laureato in Scienze Biologiche, collaboratore occasionale dell’Aula Didattica Planetario del Comune di Bologna. 2 Osservatorio Astronomico di Padova- INAF. 3 Osservatorio Astronomico di Bologna- INAF. 4 Aula Didattica Planetario, Progetto Scuola- Territorio, Settore Istruzione, Comune di Bologna. 5 Laureata in Astronomia, collaboratrice occasionale dell’Aula Didattica Planetario del Comune di Bologna. 6 Istituto Tecnico per Geometri “Euclide”- Manfredonia 7 Didattica dell’Astronomia - Osservatorio Astronomico di Cagliari- INAF. 8 Scuola Elementare Carducci- VIII Circolo Didattico- Bologna 9 Scuola Elementare Tommaseo- III Circolo Didattico- Treviso 10Scuola Elementare Cremonini-Ongaro- VIII Circolo Didattico- Bologna 11Scuola Elementare Fortuzzi - VIII Circolo Didattico- Bologna 12Scuola Media Statale Testoni-Fioravanti- Bologna 13Scuola Elementare Tempesta- VII Istituto Comprensivo- Bologna 14Scuola Elementare Fresu – Villanova di Castenaso- Bologna 15Scuola Elementare Campanella- Istituto Comprensivo- Imola 16Scuola Elementare di Poggetto- San Pietro in Casale- Bologna

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