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2019
Buone pratiche per sviluppare attività scientifiche a scuola
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INDICE
CONTRIBUTI E AUTORI DEL REPORT .......................................................................................................... 2 INTRODUZIONE .......................................................................................................................................... 3
COME E’ NATA LA NOSTRA IDEA ................................................................................................................ 3
L’EDUCAZIONE SCIENTIFICA NEI CONTESTI NAZIONALI ............................................................................ 5
INFORMAZIONI GENERALI ..................................................................................................................... 5
IL SETTORE DELLE SCIENZE ................................................................................................................... 11
SCHEDE D’ATTIVITA’ ................................................................................................................................. 14
STRUMENTI UTILI: L’INSEGNAMENTO DELLA SCIENZA BASATO SULL’INDAGINE (IBSE-INQUIRY-BASED SCIENCE EDUCATION) .............................................................................................................................. 15
ZOETROPIO ........................................................................................................................................... 17
BERNOULLI ........................................................................................................................................... 18
RUOTE .................................................................................................................................................. 20
MAGNETISMO ...................................................................................................................................... 22
ILLUSIONI OTTICHE .............................................................................................................................. 23
SALTI ELETTROSTATICI! ....................................................................................................................... 24
SCOPRIRE ACIDI E BASI CON I COLORI ................................................................................................. 25
LEAF LIFE LAB - LA VITA DELLE FOGLIE................................................................................................. 26
LET’S SWING – DONDOLIAMO! ............................................................................................................ 28
LA ZUPPA DI ARCOBALENO .................................................................................................................. 30
COCA COLA E MENTOS ........................................................................................................................ 31
PURIFICAZIONE DELL’ACQUA............................................................................................................... 34
FERRO NASCOSTO ................................................................................................................................ 36
LA TORCIA LED ..................................................................................................................................... 39
OGGETTI NASCOSTI ...................................................................................................................................... 42
IL TRENO MAGNETICO .................................................................................................................................. 44
PIOGGIA ACIDA ............................................................................................................................................. 45
MUSICA, FISICA E DIVERTIMENTO ........................................................................................................ 47
OSMOSI ................................................................................................................................................. 49
L’ATTRITO .............................................................................................................................................. 52
CONCLUSIONI ....................................................................................................................................... 53
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CONTRIBUTI E AUTORI DEL REPORT Italia
Estonia
Grecia
Romania
The content of this publication is the sole responsibility of the project coordinator and partners and may not always reflect the views of the European Commission or the National Agency.
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INTRODUZIONE
Boosting Science Education at School è un progetto di partenariato strategico finanziato dal programma
Erasmus Plus, durato 2 anni (ottobre 2017-ottobre 2019) e sviluppato insieme a scuole e associazioni
scientifiche con l'obiettivo di colmare il divario tra scuola e scienza.
Il partenariato è composto dal coordinatore Associazione Euphoria (Italy), quattro associazioni che si
occupano di scienza – The science zone (Italy), Digital Idea (Greece), Science Centre AHHAA (Estonia),
Ludor Engineering (Romania) – e quattro scuole di diversi livelli – Istituto Comprensivo “Maria
Montessori” (Italy), Moysiko Gymnasio-geniko Lykeio (Greece), Tartu Tamme Gümnaasium (Estonia) and
Scoala Gimnaziala Barnova (Romania).
Il progetto mirava a realizzare uno scambio di buone pratiche tra scuole e organizzazioni già attive nella
promozione della scienza in ambito scolastico al fine di creare sinergie tra il mondo educativo e quello
dell’associazionismo scientifico.
Questo scambio è stato pensato per facilitare l'introduzione nelle scuole di metodologie d’insegnamento
delle scienze più efficaci e attrattive per studenti e docenti, e per sviluppare un confronto tra le
associazioni sui diversi approcci didattici utilizzati e sulle strategie individuate per stabilire collaborazioni
stabili con le scuole.
Gli obiettivi principali del progetto erano da una parte ispirare l'insegnamento delle scienze sostenendo
gli insegnanti nel processo di modernizzazione delle loro metodologie con una particolare attenzione alla
promozione di attività laboratoriali in classe, e dall’altra incoraggire la comunicazione tra insegnanti,
scienziati e associazioni coinvolte in differenti modi nella divulgazione scientifica in Europa.
Inoltre il progetto mirava a migliorare la motivazione, l'attitudine all’apprendimento e, più in generale,
l’atteggiamento degli allievi nei confronti delle materie scientifiche, con un conseguente aumento della
loro alfabetizzazione in queste materie e della loro capacità di immaginarsi in carriere scientifiche.
In questo modo i giovani possono essere dotati delle competenze adeguate per raggiungere a pieno il
loro potenziale e quindi considerare il loro lavoro come strumento per migliorare la loro vita.
COME È NATA LA NOSTRA IDEA
La nostra idea progettuale è cresciuta a partire da tre considerazioni principali:
1) il sistema educativo nel suo complesso sta affrontando delle nuove sfide sia a livello nazionale che a
livello Europeo.
L'impatto della crisi economica e della globalizzazione hanno contribuito ad apportare cambiamenti
significativi al ruolo svolto dalle scuole che dovrebbero:
- facilitare la transizione verso il mercato del lavoro fornendo agli studenti nuove competenze;
- supportare gli studenti nella scelta delle loro future carriere;
- essere più attraenti e facilitare l'eccellenza tra gli studenti.
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1
2) la scienza ha acquisito un ruolo cruciale nell’educazione poiché è il campo di conoscenze che più di altri
porta a sviluppare la ricerca e l’innovazione.
Gli studenti dovrebbero acquisire competenze in materie scientifiche per poter diventare giovani
scienziati capaci di portare innovazione in una società competitiva radicata nella conoscenza. Inoltre, la
promozione della scienza a scuola consente agli studenti di capire e di decidere se proseguire in un
percorso di studi superiori in materia scientifica.
3) la scienza ha un ruolo chiave nella società.
L'alfabetizzazione scientifica è importante anche per consentire ai futuri cittadini di partecipare
efficacemente al processo decisionale democratico e al processo politico che, nel prossimo futuro,
coinvolgerà sempre più la scienza. Ad esempio i nostri studenti potrebbero essere chiamati a votare su
questioni come l'uso di OGM, la clonazione umana, le risorse energetiche, etc. Come affermato dal
segretario generale dell'OCSE Angel Gurrìa, "dal prendere un antidolorifico alla determinazione di cosa
sia un pasto" equilibrato”, dal bere latte pastorizzato a decidere se acquistare o meno un'auto ibrida, la
scienza è onnipresente nelle nostre vite. E la scienza non è solo provette e tavola periodica; è la base di
quasi tutti gli strumenti che utilizziamo, da un semplice apriscatole all'esploratore più avanzato dello
spazio. Ancora più importante, la scienza non è solo il campo degli scienziati. Nel contesto di flussi enormi
di informazioni e cambiamenti rapidi, ora tutti devono essere in grado di "pensare come uno scienziato":
essere in grado di fare delle valutazioni e giungere a una conclusione; capire che la "verità" scientifica può
cambiare nel tempo man mano che vengono fatte delle nuove scoperte e che gli umani sviluppano una
maggiore comprensione delle forze naturali e delle capacità e limitazioni della tecnologia".
Partendo da questo contesto, i partner di questo progetto hanno creduto e tutt’ora credono fermamente
in quanto sia fondamentale colmare il divario tra scuole e scienza: è un dato di fatto che molte scuole non
includono nel loro percorso educativo delle fasi sperimentali e dei metodi basati sull'indagine (c.d enquiry
based learning) utili per insegnare la materia e renderla più interessante e divertente per gli studenti.
Crediamo che il personale scolastico dovrebbe essere formato costantemente per adottare metodi basati
sull'indagine e altri metodi comprovati per insegnare le scienze in maniera più efficace. Questo infatti
potrebbe aiutare gli insegnanti a preparare meglio i loro allievi, coinvolgendoli in diverse attività
laboratoriali e metterli in contatto con la scienza "reale".
Questi sono i motivi principali per cui vorremmo fornire agli insegnanti un supporto pratico e alcuni
strumenti per sviluppare delle attività scientifiche più coinvolgenti e potenziare l'educazione scientifica a
scuola!
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L’EDUCAZIONE SCIENTIFICA NEI CONTESTI NAZIONALI
L’insegnamento della scienza a scuola è diverso in ogni paese. Le differenze vanno dal numero di ore
dedicate alla scienza alle metodologie applicate, ad esempio in alcuni casi l’approccio è più teorico mentre
in altri l’approccio è molto più applicativo e laboratoriale. Nelle seguenti tabelle vorremmo presentare un
confronto tra i diversi sistemi educativi dei 4 paesi coinvolti nel progetto, con un focus specifico sulle
materie scientifiche
INFORMAZIONI GENERALI
Livelli scolastici divisi per età degli studenti
Paesi
Estonia
Italia
Grecia
Romania
Scuola Elementare
da 6/7 a 13 anni
da 6 a 10 anni
da 6 a 12 anni
da 6/7 a 11 anni
Scuola
Media
da 13/14 a 16 anni
da 11 a 13 anni
da 13 a 15 anni
da 11 a 14 anni
Scuola Superiore
da 16 a 18/19 anni
da 14 a 18 anni
da 16 a 18 anni
da 14 a 18 anni
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Numero di giorni dell'anno scolastico
Paesi
Estonia
Italia
Grecia
Romania
Scuola Elementare
175
Minimo 200
175
168
Scuola Media
175
Minimo 200
175
168
Scuola Superiore
175
Minimo 200
175
154
6
1
Numero di ore d'insegnamento
Paesi
Estonia
Italia
Grecia
Romania
Scuola Elementare
4-6
5-8
5-6
4-5
Scuola Media
6-7
6-7
6-7
5-6
Scuola Superiore
7
5-7
6-7
6-7
7
1
(*) In Estonia, i quaderni di lavoro sono pagati dalle famiglie.
Libri scolastici: gratuiti o a pagamento
Paesi
Estonia
Italia
Grecia
Romania
Scuola Elementare
Gratuiti (*)
Gratuiti
Gratuiti
Gratuiti
Scuola Media
Gratuiti (*)
Pagati dalle famiglie
Gratuiti
Gratuiti
Scuola Superiore
Gratuiti (*)
Pagati dalle famiglie
Gratuiti
Gratuiti
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1
Autonomina del Dirigente Scolastico nella gestione della scuola
Paesi
Estonia
Italia
Grecia
Romania
Tutti i gradi
Il dirigente scolastico gestisce la scuola in tutti i suoiaspetti, assume gli insegnanti, gestisce le relazionicon i rappresentanti locali, i media e con i genitori. IlDS decide (insieme al consiglio dei docenti e igenitori) la strategia generale della scuola (rami distudio e immagine).
Il Preside è "responsabile della gestione delle risorse finanziarie estrumentali e dei risultati del servizio. Il Preside organizza le attivitàscolastiche secondo criteri di efficienza ed efficacia ed è ilproprietario delle relazioni sindacali" (decreto legislativo n. 165/01,art. .25). Il preside è un dirigente scolastico che gestisce le risorsefinanziarie e deve riferire periodicamente il bilancio al Consigliod'Istituto, dove sono rappresentati tutti i membri della comunitàeducante (insegnanti, genitori, personale amministrativo, studenti).Firma ogni documento rilasciato dalla scuola, di cui è responsabile.
Tutte le posizioni dei dirigenti scolastici sonoricoperte da qualifiche formali e interviste al comitatodel Ministero della Pubblica Istruzione. Il preside,insieme ad una comitato di insegnanti, segue ilprogramma stabilito dal ministero. Il preside è alvertice della comunità scolastica ed è un ufficialeresponsabile per la pedagogia e l'amministrazione.
Tutte le posizioni dei dirigenti scolastici possonoessere occupate sostenendo specifici esami. Ilpreside della scuola è chiamato "line manager" o"middle manager": coordina direttamente i processi,le relazioni con studenti e insegnanti, genitori eautorità locali.
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Autonomia degli insegnanti nell'organizzazione delle lezioni
Paesi
Estonia
Italia
Grecia
Romania
Tutti i gradi
Gli insegnanti devono seguire il curriculumdeterminato dal Ministero della Pubblica Istruzionema sono anche liberi di decidere come insegnare evalutare purché soddisfino gli obiettivi del curriculum.
L'autonomia degli insegnanti è data sia come individui "agliinsegnanti è garantita la libertà di insegnamento per quantoriguarda l'autonomia didattica sia come loro libera espressioneculturale", e come istituzioni "L'autonomia delle istituzioni educativeè una garanzia di libertà di insegnamento e di pluralismo culturaleed è incarnata nell'attuazione dell'istruzione e della formazionemirate allo sviluppo della persona umana, adattato ai diversicontesti, alla domanda delle famiglie e alle caratteristiche specifichedelle materie coinvolte". Gli insegnanti sono invitati a seguire leLinee guida del curriculum nazionale, redatto dal Ministero dellaPubblica Istruzione per ogni livello scolastico.
Si accede alla qualifica di dirigente tramite qualificheformali e colloquio con il Ministero della PubblicaIstruzione. Il dirigente scolatisco e gli insegnantiapplicano quotidianamente il curriculumpredeterminato dal Ministero. Il dirigente guida lacomunità scolatisca e svolge il ruole di supervisorepedagogico e amministrativo.
Esiste un curriculum scolastico unico, approvato dal Ministero dellaPubblica Istruzione per tutte le discipline, che si applica a livellonazionale. A parte questo, ogni insegnante può manifestare la suaoriginalità nella progettazione e nello svolgimento di lezioni.Nell'attuale sistema, per diventare un insegnante, è necessarioseguire un corso universitario e laurearsi al modulo psicopedagogicoche dà il diritto ad insegnare. Dopo la laurea, la persona deveparetcipare ad un concorso per ottenere un lavoro comeinsegnante. Tutti gli insegnanti si formano continuamente,partecipando ad esami per l'insegnamento ed esami sullavalutazione.
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1
IL SETTORE DELLE SCIENZE
L'approccio alle scienze:
accademico o pratico?
Paesi
Estonia
Italia
Grecia
Romania
Scuola Elementare
Dipende dal docente.
Soprattutto pratico
Dipende dal docente.
Soprattutto pratico
Combinazione di accademico e
pratico
Combinazione di accademico e
pratico
Scuola Media
Dipende dal docente.
Combinazione di accademico e
pratico
Dipende dal docente.
Combinazione di accademico e
pratico
Combinazione di accademico e
pratico
Accademico
Scuola Superiore
Dipende dal docente.
Soprattutto accademico
Dipende dal docente e dal tipo di scuola
Misto, dipende dall'indirizzo
Accademico
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1
(*) In Estonia, gli insegnanti hanno un massimo di ore / lezioni da impartire agli studenti del livello
primario, secondario inferiore e secondario superiore. Ad esempio, il livello primario dura 6 anni e hanno
10 lezioni per gli alunni dei 1-3 gradi e 13 lezioni per studenti dei 4-6 gradi. La divisione di tali lezioni nel
corso degli anni (ad esempio il numero effettivo delle lezioni a settimana) dipende dalla scelta degli
insegnanti.
Numero di lezioni STEM per settimana
Paesi
Estonia
Italia
Grecia
Romania
Scuola Elementare
23 Matematica
10 Scienze naturali (*)
6-10 Matematica
2 Scienze naturali - 2 Geo
5-6 Matematica
3-4 Scienze naturali
4 Matematica
1 Scienze naturali
Scuola Media
13 Matematica
20 Scienze naturali
4 Matematica - 2 Scienze naturali
1 Geo - 2 Technologia
4 Matematica
6 Scienze naturali
4 Matematica
6 Scienze naturali
Scuola Superiore
13 Matematica
20 Scienze naturali
3-7 Matematica 2 Scienze
naturali -1 Geo
5-7 Matematica
8-12 Scienze naturali
Dipende dal tipo di scuola
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1
(*) Si prega di notare che questa tabella deve essere letta in relazione a quella che spiega le diverse età
per i livelli nei diversi paesi in quanto si differenziano le diverse materie in base ad ogni livello.
(**) In Estonia, le scienze naturali consistono in biologia e geografia in grado 7 e lezioni separate di chimica
e fisica in grado 8.
Materie per ciascun grado(*)
Paesi
Estonia
Italia
Grecia
Romania
Scuola Elementare
Matematica, Scienze naturali
Matematica, geometria,
scienze naturali, TIC (**)
Matematica, Scienze naturali
Matematica, Scienze naturali
Scuola Media
Matematica, Scienze naturali
(*)
Matematica, geometria,
biologia, scienze della terra, TIC
Matematica, fisica, chimica, biologia, TIC
geografia
Matematica, fisica, chimica,
biologia
Scuola Superiore
Matematica, fisica, chimica,
biologia, geografia
Matematica, fisica, biologia, scienze
della terra, geografia astronomica, chimica, TIC
Matematica, fisica, chimica, biologia, TIC
Matematica, fisica, chimica,
biologia
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SCHEDE D’ATTIVITÁ
Nel corso del nostro progetto, abbiamo organizzato 4 periodi di formazione durante i quali ciascun
partner scientifico ha mostrato la propria esperienza nell'organizzazione di laboratori e attività e le sue
strategie per aumentare l'interesse nelle materie STEM tra gli studenti e preparare gli insegnanti ad
affrontarli.
Successivamente, abbiamo realizzato 20 video-tutorial per permettere agli insegnanti di replicare in classe
le attività svolte durante queste formazioni. La lingua parlata nei video-tutorial è l'inglese, mai agli stessi
video sono stati aggiunti sottotitoli in lingua estone, italiana, greca e rumena, per poter essere utili anche
agli insegnanti che non parlano inglese.
Ogni video tutorial è accompagnato da una descrizione tecnica degli esperimenti, da istruzioni per la loro
realizzazione in classe (ambiente di apprendimento) e da vari suggerimenti per poterli implementare.
Troverete tutte queste informazioni nelle schede d’attività annesse.
Potete trovare tutti i video-tutorial sul nostro canale Youtube: www.youtube.com/boostingscience
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1
STRUMENTI UTILI: L’INSEGNAMENTO DELLA SCIENZA BASATO SULL’INDAGINE
(IBSE-INQUIRY-BASED SCIENCE EDUCATION) Prima di utilizzare i nostri tutorial video e i fogli di attività ad essi collegati, vorremmo fornirvi un ulteriore
input.
Naturalmente, sarete liberi di replicare come desiderate le attività nella vostra classe, ma vorremmo
suggerirvi un metodo che potrebbe stimolare ancora di più l'approccio scientifico nei vostri studenti:
l'insegnamento della scienza basato sull'indagine scientifica (IBSE).
IBSE è un metodo pedagogico che pone le idee, le domande e le osservazioni dei bambini al centro
dell'esperienza educativa1.
Nel fare ciò, sia i divulgatori scientifici (in generale, gli educatori), sia i bambini (gli studenti) condividono
la stessa responsabilità nel processo di apprendimento: qui, la libertà di ricercare come si verificano alcuni
fenomeni attraverso l'esperienza e il confronto con i propri compagni di classe si manifesta nella
responsabilità della costruzione della conoscenza collettiva2.
Educatori e studenti costruiscono insieme delle esperienze di apprendimento accettando la reciproca
responsabilità nella progettazione e nella valutazione delle varie fasi di apprendimento e di miglioramento
dell'individuo, nonché quella dell'intera classe.
Questa peculiarità del metodo IBSE implica un maggiore impegno durante l'esperienza educativa, sia da
parte degli allievi che da parte dei divulgatori scientifici: gli alunni sono tenuti a partecipare attivamente
alla definizione del percorso di indagine, i tutor devono apprendere di nuovo ogni volta con gli alunni.
In breve, potremmo condensare operativamente il metodo IBSE in questo modo:
Mettiamo le idee e il ragionamento degli studenti al centro della discussione, sviluppando con
loro sia il percorso iniziale da loro delineato che l'indagine che segue;
Creiamo un ambiente per una discussione rispettosa: apprezziamo il contributo di tutti;
Interveniamo per indurre gli studenti a dare il loro contributo al sondaggio, garantendo che gli
studenti abbiano idee chiare e prestino maggiore attenzione ai concetti chiave;
Sviluppiamo insieme domande che sorgono per interessarli ancora di più all'argomento e porre
loro ulteriori domande;
Diamo istruzioni o teniamo mini lezioni quando è evidente che gli studenti hanno bisogno di nuovi
strumenti o concetti per il progresso.
1 Ontario Ministry of Education. Inquiry-based learning. Student Achievement Division - Ontario 2 Michel Rocard, Valérie Hemmo, Peter Csermely, Doris Jorde, Dieter Lenzen, and Harriet Wallberg-Henriksson. Science Education Now: a Renewed
Pedagogy for the Future of Europe. European Commission
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1
L'apprendimento basato sull'indagine consiste in 5 fasi3:
1. Orientamento: creare interesse e trovare connessioni con la vita di tutti i giorni, con delle notizie
quotidiane e/o guardare dei video.
2. Concettualizzazione (generazione di domande e/o ipotesi): la domanda “di indagine” consiste in
una domanda che cerca una caratteristica misurabile (ad es. "Quanto volerà lontano?") e i fattori
che influenzano tale caratteristica (ad es. "La quantità e il tipo di combustibile"). Inoltre la
formulazione dell’ipotesi si dovrebbe basare sull’idea di un effetto atteso. Con gli alunni più
piccoli, invece dell'ipotesi, è meglio iniziare a creare delle idee e in seguito far pratica su come
formulare delle idee ipotetiche.
3. Indagine (esplorazione o sperimentazione, e interpretazione dei dati): Pianificazione
dell'esperimento (cosa misurare, cosa dovrebbe essere costante, come raccogliere i dati), scelta
di attrezzature adeguate (le attrezzature ed oggetti possono essere condivisi per migliorare
ulteriormente il lavoro di squadra e la cooperazione degli alunni), svolgimento dell’esperimento,
analisi dei dati, correggezione del piano e ulteriore prova se necessario.
4. Conclusione: i risultati supportano l'ipotesi? è possibile rispondere alla domanda iniziale?
5. Discussione: la discussione in tutte le fasi (comunicazione, riflessione) include anche il pensiero
critico.
Date un'occhiata agli esperimenti e ai materiali di accompagnamento nelle pagine 33-43 di questo
rapporto. Troverete degli esperimenti, fogli di lavoro e guide per gli insegnanti basati sul metodo IBSE,
progettati dallo Science Center AHHAA in Estonia.
Potete anche dare un'occhiata ad alcuni esperimenti condotti dall’associazione The Science Zone, sempre
secondo il metodo IBSE: https://www.youtube.com/channel/UC70JvV5jWJIHGe40HBxUXTQ
E ora ... siete pronti per iniziare a dare un impulso alla scienza nella vostra a scuola?
3 Margus Pedaste, Mario Mäeots, Leo A. Siiman, Ton de Jong, Siswa A. N. van Riesen, Ellen T. Kamp, Constantinos C. Manoli, Zacharias C. Zacharia,
Eleftheria Tsourlidaki. 2015. Phases of inquiry-based learning: Definitions and the inquiry cycle. Educational Research Review, 14, 47-61.
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Zoetropio (1/1) Ambiente di apprendimento
Durata: 45 minuti; Obiettivi: costruire uno zoetropio e collegare il suo funzionamento al mondo dei film e video; Materie: scienze; persistenza della visione; ingegneria; Argomenti: illusione ottica, zoetropio; Destinatari: studenti di 6-12 anni; Materiali: cartone, pittura nera, contenitore di cibo cilindrico, disegni stampati con animazioni, nastro adesivo, forbici, piccole biglie; Parole per ricerca su internet: Zoetropio Ulteriori informazioni: https://en.wikipedia.org/wiki/Zoetrope Collegamento al video tutorial: https://youtu.be/LV31pc65-70
Create gruppi di 5-6 studenti, fornite loro i materiali e lavorate
con loro durante l’esperimento.
1) Prendete un foglio A4 e preparate su un altro foglio un
modello che servirà agli studenti per capire dove tagliare il
foglio A4. Devono ottenere una lunga striscia di fogli A4 ben
ritagliati. Questa è il punto chiave per la realizzazione dello
zoetropio, che dovrà sembrare un cilindro con piccolo fori
tagliati alla stessa distanza gli uni dagli altri.
2) Avvolgete la striscia intorno al contenitore cilindrico e
chiudete con il nastro nel punto di congiunzione. Se non riuscite
a trovare un contenitore cilindrico, potreste usare un CD (in tal
caso dovreste cambiare il modello da tagliare).
3) Con delle forbici tagliate il cilindro per dargli la forma corretta
ed eliminate le parti che compongono le fessure. Rimuovete il
modello da seguire.
4) Fate un foro nel mezzo della base del barattolo e infilateci una
matita (nel CD il foro già c’è). Dipingete la parte esterna del
cilindro di nero per aumentare l’efficicacia dello zoetropio.
5) Tagliate due strisce con immagini, unitele con nastro adesivo
e formate una lunga striscia e posizionatela dentro lo zoetropio.
Posizionate una biglia nel foro centrale.
6) Alla fine, chiedete agli studenti di guardare le immagini
attraverso le fessure dello zoetropio mentre lo fanno girare. Può
aiutare tenere lo zoetropio sotto una forte luce. Potete
mostrare agli studenti il video tutorial e far vedere come si può
fare lo stesso esperimento con cavalli 3D. Potreste anche
raccontare una storia sullo zoetropio e spiegare come esso
rappresenti una forma primordiale di strumenti di crezioni di
pellicole e film. Spiegazione
Lo zoetropio è un cilindro con fessure tagliate verticalmente sui
lati. Nella parte interna della parete del cilindro c’è una fascia con
immagini in sequenza. Quando il cilindro gira, si guardano le
immagini attraverso le fessure e la loro scansione dà l’idea che le
immagini non siano semplicemente sfocate, ma che stiano
insieme, producendo l’illusione del movimento. Lo zoetropio 3D
si basa sullo stesso principio del 2D, ma utilizza dei modelli 3D e
invece che le fessure usa una luce LED stroboscopica per
illuminare ogni fotogramma per una frazione di secondo. La luce
stroboscopica e le fessure sono necessarie per bloccare le
immagini, altrimenti si vedrebbe solo una sfocatura.
17
1
Bernoulli (1/2) Durata: 45 minuti; Obiettivi: acquisire consapevolezza sul principio di Bernoulli; spiegare che la pressione dell’aria diminuisce all’aumentare della velocità dell’aria e che la pressione dell’aria funziona in tutte le direzioni; applicare il principio di Bernoulli; Materie: fisica; Argomenti: Principio di Bernoulli; sollevamento (forza); Destinatari: studenti di 6-10 anni; Materiali: per tutti – carta tagliata 15x2 cm, 2 palle, 1 gancio, filo; per la dimostrazione – un phon, palline di forme differenti (alcune dovrebbe essere fatte di polistirolo); Parole per ricerca su interent Bernoulli; Principio di Bernoulli; forza di sollevamento; Ulteriori informazioni: http://bit.ly/2WPo6PD http://bit.ly/2Zy0d0H Collegamento al video tutorial: https://youtu.be/i3u9lPXN_BA
Ambiente di apprendimento
1) Introduzione - 10 minuti:
Parlate con gli studenti del volo, chiedete loro cosa ne sanno e
date loro degli spunti per guidare le loro riflessioni. Potreste
parlare degli uccelli, degli aerei e delle loro ali. Guidate la
discussione finchè gli studenti riflettano sull’aria: qual è il ruolo
dell’aria nel processo del volo? Può aiutarlo? Conoscete le
caratteristiche dell’aria? Proponete dei suggerimenti circa la
pressione e la densità.
2) Dividete il gruppo - 10 minuti:
Per comprendere meglio l’esperimento, dividete la classe in
gruppi di 5-6 studenti e disponeteli in posti diversi della classe.
Date loro della carta e degli evidenziatori e chiedete di
selezionare le idee più importanti emerse nella discussione. In
questo modo aiutere gli studenti a mettere in ordine le idee e a
pensare a cià che non riescono a comprendere. Gli studenti
collegheranno le idee circa gli uccelli, gli aerei, le ali, l’aria e il
volo.
3) Esperimenti - 20 minuti:
Date agli studenti dei pezzi di carta da voi già tagliati. Potreste
usare carta riciclata tagliata 15x2 cm. Dite loro che devono
prendere il pezzo di carta in mano e tenerlo vicino alla bocca, e
soffiare sopra la carta. Cosa sta succedendo? Lasciateli discutere
e dare opinioni. Dunque preparate il secondo esperimento,
dando agli studenti un gancio, 2 palloni e un filo. Spiegate agli
studenti cosa devono fare, nel video tutorial potete vedere
come usare i materiali. Dopo aver impostato l’esperimento
lasciate che soffino tra i due palloni e discutano, chiedendo loro
cosa è successo nei due esperimenti e cosa è apparso strano.
Discutete del perché il pezzo di carta va in alto mentre i due
palloni rimangono insieme. Quindi preparate il terzo
esperimento: mettete il phon in modalità fredda, accendetelo,
e puntatelo al soffitto. Mettete la pallina da ping-pong nel fascio
di aria, facendo attenzione che la palla sia esattamente in quella
fascia. Tenete il phon fermo e guardate come le palline da ping-
pong si muove nell’aria. Muovete il phon da sinistra a destra e
guardate come la palla si muove. Chiedete agli student se la palla
è stata spinta o tirata.
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1
Bernoulli (2/2) Ambiente di apprendimento
Chiedete ad uno studente di mettere la sua mano sopra la
pallina nel fascio di aria del phon, che così dovrebbe cadere.
Questo rappresenta una turbolenza sopra le ali di un aereo.
A questo punto preparate il quarto esperimento. Per questo
avrete bisogno di un ventilatore più grande. Provate a far
fluttuare due o più palle nello stesso flusso di aria. Chiedete agli
studenti cosa pensano, quante ne possono volare nello stesso
momento? Come si comporteranno quando ce ne è più di una?
Disponete palle di diverse taglie e osservate come si
comportano nel flusso dell’aria.
Istruzioni e consigli per gli studenti: chiedere loro di prendere da
casa ganci e filo, e date loro l’opportunità di trovare delle palline
differenti. Dopo l’esperimento chiedete di scrivere le
conclusioni e le idee principali emerse.
Spiegazione
Il principio di Bernoulli afferma che quando l’aria si muove
intorno ad un oggetto, essa crea differenti pressioni su quello
stesso oggetto. Quando l’aria si muove più velocemente, essa
crea meno pressione. Quando invece si muove più lentamente,
essa crea più pressione. Perché il pezzo di carta va verso l’alto?
Perchè quando soffi aria stai aumentando la sua velocità e la
pressione sulla carta diminuisce. La maggiore pressione sotto la
carta la spinge e porta la carta ad alzarsi. Perché i due pallini
rimangono insieme? L’aria che si muove velocemente tra i due
palloni diminuisce la pressione tra essi ed entrambi si avvicinano
nella zona d’aria dove c’è meno pressione. Come possiamo
spiegare il volo delle diverse palline? Ci sono due spiegazioni per
questa dimostrazione: A) il fascio di aria che si muove intorno la
palla crea un’area di aria a minor pressione. La palla non cade
fuori dal fascio di aria in movimento poichè l’aria che circonda il
fascio in movimento è a pressione più alta ed è proprio lei a
mantenere la pallina al centro del fascio di aria in movimento.
B) L’aria viaggia intorno alla palla e raggiunge la velocità più alta
nella zona superiore della palla (se la sorgente del fascio di aria
in movimento si trova in basso rispetto alla palla come
nell’immagine), creando una zona di bassa pressione sopra la
palla. La palla è spinta verso l’area di basse pressione, che potrà
essere modificata e disturbata ponendo qualcosa nella zona
sopra la palla.
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1
Ruote (1/2)
Ambiente di apprendimento
Durata: 30 minuti; Obiettivi: spiegare il ruolo dlle ruote negli strumenti meccanici; spiegare come le ruote possono essere usate per creare movimento; Materie: fisica; Argomenti: ruote, moto; Destinatari: studenti di 6-10 anni; Materials: ruote di differenti misure; Parole per ricerca su internet: ruota, moto, movimento;
Ulteriori informazioni: http://bit.ly/2x0696q
http://bit.ly/2FcO3lY Collegamento al video tutorial: https://youtu.be/TirFWNyr2bM
Introduzione:
Lo scopo di questa lezione è di fornire agli studenti degli spunti
di riflessione, renderli curiosi, far fare loro domande e trovare
delle risposte. Innanzitutto, dividete la classe in gruppi di 5-6
studenti. Fatevi aiutare da loro nell’organizzare la classe e
mettere i banchi in punti separati per ciascun gruppo. Date loro
delle ruote di diverse misure e fateli giocare con queste ultime.
Avranno tre ruote di diverse misure: piccola, media e grande.
Dite loro di sceglierne due e di iniziare a giocarci e osservarle. Gli
studenti possono cambiare le ruote dopo averle osservate e se
vorranno potranno far girare le tre ruote contemporaneamente.
Quando girano le ruote dovranno fare delle osservazioni.
Chiedete loro cosa hanno notato, aiutandoli a formulare le
giuste domande e a cercare delle risposte. Chiedete loro ad
esempio di osservare il numero di denti, il senso della rotazione
e la velocità. Dopo aver trovato le risposte, chiedete agli studenti
di scrivere le loro idee e di formulare una spiegazione.
Comprendere le ruote:
Organizzate un gioco e chiedete agli studenti di pensare dove
possono usare delle ruote e per quale scopo. Fate scrivere loro
i possibili utilizzi. Dopo 5 minuti di dibattito, chiedete agli
studenti di presentare la lista e di spiegare il perché dei loro
ragionamenti. Con questo gioco, gli studenti cercheranno di
ricordare se hann visto delle ruote in apparecchi meccanici:
potete parlare delle bicilette, ad esempio, dove le ruote
lavorano insieme per cambiare la relazione tra il meccanismo
che guida e le parti in movimento. Nelle bici le ruote sono
cambiate in base al terreno.
Movimento:
Un’altra parte della lezione può consistere nella spiegazione del
movimento. Potete spiegare tre tipi di movimento: circolare,
lineare e oscillatorio. Chiedete agli studenti di pensare ad
ognuno di essi e vedete cosa ne pensano. Chiedete di fornire
esempi e date materiali per testare ognuno di essi. Se hanno già
le ruote, date loro anche un righello per il movimento lineare e
un piccolo pendolo per quello oscillatorio. Mostrate il video
tutorial e discutete quanto hanno appreso. Discutete di come
questi tre movimenti sono connessi in un sistema meccanico.
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1
Ruote (2/2) Ambiente di apprendimento
Ovviamente ci sono molti altri modi in cui potreste svolgere
questa lezione. Potreste anche riprodurre uno strumento
meccanico come quello presente nel video tutorial.
E’ più semplice se avete una stampante 3D, ma se non ne
disponete, potete creare delle ruote con un cartoncino.
Sceglietene uno che sia spesso, o incollatene un paio in modo da
fare spessore, tagliate dei cerchi di diverse taglie e inserite dei
perni sugli angoli.
Spiegazione
Le ruote sono utili in qualsiasi tipo di macchina, non solo nelle
biciclette. Sono semplici modi per generare più velocità o
energia o per trasmettere energia da una macchina in un’altra
direzione. Le ruote sono macchine semplici. Quando proviamo a
connettere due ruote di differenti misure, possiamo:
-cambiare la direzione: quando due ruote sono ingranate, la
seconda girerà nel verso opposto. Quindi se la prima gira in
senso orario, la seconda andrà in senso antiorario.
-Aumentare la forza: se la seconda di un paio di ruote ha più
denti della prima, essa gira più lentamente che la prima con
l’utilizzo più forza.
-Aumentare la velocità: se connettiamo due ruote insieme e la
prima ha più denti della seconda, quest’ultima dovrà girare più
velocemente per stare al passo. In questa disposizione la
seconda ruota gira più velocemente della prima ma con l’utilizzo
di meno forza.
Possiamo utilizzare le ruote per spiegare diversi tipi di
movimento. Nel video tutorial potete vedere il moto circolare
con la ruota, quello lineare e quello oscillatorio con la mano.
Potete anche vedere che le ruote sono usate per trasmettere
energia da una parte all’altra della macchina.
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1
Magnetismo (1/1) Durata: 45 minuti; Obiettivi: determinare quali oggetti sono magnetici e quali no; osservare che i magneti hanno due poli come quelli della Terra; Materie: fisica; Argomenti: magnetismo; Destinatari: studenti di 6-12 anni; Materiali: 2 magneti “normali” per ogni studente, 10 magneti più forti; una bussola per ogni gruppo; diversi oggetti includendo alcuni che saranno attratti e altri no dal magnete (per esempio fogli di alluminio, carta, chiavi, forcine, fagioli); un computer con internet. Parole per ricerca su internet: magnetismo, magnete, polo nord, polo sud, bussola;
Ulteriori informazioni: http://bit.ly/2WLaV1S Collegamento al video tutorial: https://youtu.be/N7hWXaBXH7g
Ambiente di apprendimento
Incoraggiate un dibattito tra gli studenti sulle loro esperienze
con i magneti, quindi mostrate loro come svolgere una serie di
semplici esperimenti per verificare quali oggetti saranno
attratti da un magnete.
Dividete la classe in gruppi e date ad ogni gruppo dei materiali.
Prima di iniziare l’esperimento, chiedete agli studenti quali
materiali secondo loro saranno attratti e quali no, e fate
scrivere le loro previsioni in due tabelle. A questo punto
dovranno verificare se le loro previsioni erano corrette o
meno, e scrivere i risultati. Adesso potete dare agli studentI le
bussole, e chiedere se conoscono il loro utilizzo. Chiedete loro
se sanno qualcosa riguardo la Terra e il suo campo magnetico.
Spiegate che il polo nord di un magnete si rivolge
approsimatamente al polo Nord della Terra, e viceversa.
Questo avviene perchè la Terra stessa contiene materiali
magnetici e si comporta come un gigante magnete. Pensate ai
popoli antichi che devono aver pensato al magnetismo come
una forma di magia. Possiamo notare inoltre che se teniamo
due barre magnetiche in modo tale da far toccare i poli nord,
si respingeranno l’una dall’altra; se invece il polo nord del
magnete è vicino a quello sud, i magneti si avvicineranno.
Spiegazione
Un magnete ha due lati chiamati poli: polo nord e polo sud. Il
polo nord di un magnete attira il polo sud di un altro magnete,
mentre il polo nord respinge il polo nord di un altro magnete.
I magneti possono attirare altri magneti o altri materiali
magnetici attraverso un campo magnetico. L’ago rosso della
bussola è un magnete ed è attratto dal magnetismo della
Terra. La Terra si comporta come una gigante barra magnetica
con un polo in alto verso l’Artico (vicino il polo nord) e un altro
in basso verso l’Antartide (vicino al polo sud). L’ago della
bussola punta verso nord perchè è spinto verso il polo nord
della Terra. Poichè i poli si respingono, la bussola deve essere
stata attratta dal lato sud di un magnete. Quindi quello che noi
chiamamo polo nord magnetico della Terra è in realtà il polo
sud del magnete che si trova dentro la Terra.
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1
Durata: 45 minutes; Obiettivi: capire perché l’illusione ottica avviene; spiegare diversi tipi di illusione ottica; Materie: ottica, fisica; Argomenti: percezione; Destinatari: studenti di 6-12 anni; Materiali: un computer e un video proiettore; immagini stampate con illusioni ottiche; Parole per ricerca su internet: illusione ottica, percezione;
Ulteriori informazioni: http://bit.ly/2wZy0DG http://bit.ly/2MSqPIl http://bit.ly/2N2iUs2 Collegamento al video tutorial: https://youtu.be/TEstaBDYh9U
Illusione ottica (1/1)
Ambiente di apprendimento
Questa lezione può essere utile in classe così come nella vita in
generale. Il principale obiettivo è quello di mostrare agli studenti
perchè avvengono le illusioni ottiche. Ciò che possiamo
affermare è che non sempre possiamo credere ai nostri occhi.
Dividete la classe in gruppi di 5-6 studenti e date loro dei fogli
stampati con immagini di illusioni. Potete scegliere tra qualsiasi
immagini di illusioni ottiche, ma consigliamo che siano almeno
10.
Un esempio può essere l’illusione di Müller-Lyer, che consiste in
due frecce stilizzate che sembra abbiano forme diverse.
Chiedete agli studendi ti analizzare ciascuna immagine e di
spiegare perché sia un’illusione. Dopo questo primo
esperimento, mostrate agli studenti il video tutorial e chiedete
loro cosa hanno notato. Chiedete loro di spiegare le illusioni,
cercando di stimolare i loro pensieri ponendo delle domande
pertinenti. Cercare di capire se gli studenti sanno perché
avvengano le illusioni ottiche.
Spiegazione Le cose possono sembrare diverse in base al modo in cui le
guardiamo, e possono essere addirittura più di una cosa allo
stesso tempo, e la mente e la vista possono essere ingannati da
qualcosa di piuttosto semplice.
Illusione del cilindro ambiguo – se si guarda il cilindro allo
specchio o di persona, la sua forma appare simultaneamente
differente: un piccolo quadrato di plastica o un cerchio. Ogni
parte è esattamente a metà tra un cerchio e un quadrato. Le
estremità dei lati sono a forma di onda. Due lati vanno verso
l’alto, due verso il basso. Insieme, i lati “correggono” la forma, in
base a dove la forma è proiettata nello specchio.
Illusione ottica di un’asta che entra in una fessura curva – potete
vedere un’asta che ruota e che sembra entrare in una fessura
curva. Cosa succede? La prima cosa da notare è che l’asta non è
fissata perpendicolarmente alla base ma è angolare. Per via di
questa angolatura, la base dell’asta passa per prima attraverso il
foro. Poi ogni sezione rimanente dell’asta ci passa lentamente,
andando verso l’alto finchè l’intera asta entra.
Illusione dell’ogetto impossibile – perchè impossibile? Perchè è
un ogetto bidimensionale fatto per sembrare a tre dimensioni in
base all’angolo da cui lo si guarda. Il triangolo impossibile si
presenta come un oggetto che unisce senza interruzioni lati
diversi di un triangolo, ma dipende da dove lo si guarda.
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Salti elettrostatici! (1/1)
Ambiente di apprendimento
Mettete un foglio di carta su una superficie piana (un tavolo) e
mettete dei supporti agli angoli. Spargete dello zucchero, sale
e pepe e poi mettete il foglio di plexiglass sopra i supporti.
Strofinate il plexiglass con il panno di lana e osservate. Quindi
ripetete l’esperimento con le lenticchie, la carta e l’alluminio.
Dividete gli studenti in gruppi da 5. Lasciateli provare partendo
dall’esperimento base e poi cambiate alcuni elementi per
vedere cosa succede. Per esempio, cambiate la distanza tra il
plexiglass e il tavolo, utilizzate diversi materiali per strofinare il
plexiglass, cambiate il peso o le dimensioni degli oggetti e/o dei
materiali di supporto. Osservate che l’attrazione dipende dalla
distanza, dall’”intensità” dello strofinio, dai materiali utilizzati
(più forti per i conduttori). Per ottenere dei buoni “salti
elettrostatici” è necessario utilizzare oggetti molto leggeri e
cospargerli ampiamente ed in eguale misura sulla carta.
Lasciate che siano gli studenti a svolgere l’esperimento con il
vostro supporto e prendete nota delle osservazioni.
Spiegazione
La materia è generalmente neutra ma strofinandola può
essere elettrizzata, attraverso il trasferimento di cariche date
dall’azione meccanica. La plastica (plexiglass) è caricata
negativamente quando è strofinata con un panno di lana.
Questo produce una redistribuzione delle cariche negli oggetti
vicini, attraverso la polarizzazione per gli isolanti (pepe,
lenticchie, zucchero, carta, sale) e tramite induzione per i
conduttori (alluminio). Gli ogetti sono attratti al plexiglass a
causa della forza elettrostatica (cariche opposte). Notate che
potete vedere anche la repulsione tra i pezzi di alluminio, che
acquisiscono la stessa carica quando vengono a contatto.
Durata: 45 minuti; Obiettivi: esplorare come l’elettricità statica funziona, l’esistenza di diverse cariche e di comportamenti di diversi materiali sotto forze elettrostatiche. Materie: scienze, fisica; Argomenti: elettricità statica; Destinatari: studenti di 8-13 anni; Materiali: per un gruppo – fogli di carta (1 per gruppo); 4 supporti isolanti (legno, plastica ecc.); una serie di piccoli oggetti leggeri come granelli di zucchero, sale, pepe, lenticchie secche, pezzi di carta e fogli di alluminio; 1 panno di lana; un foglio di plexiglass (20x20 cm); Parole per ricerca su internet: elettricità statica, Legge di Coulomb, carica, conduttore, isolante, forza elettrostatica;
Collegamento al video tutorial: https://youtu.be/K74RoAvfhms
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Scoprire acidi e basi con i colori (1/1)
Ambiente di apprendimento
Preparate del succo facendo bollire il cavolo rosso in una
pentola fino a quando non diventa viola, quindi filtratelo.
Preparate cinque bicchieri e metteteli l’uno accanto all’altro.
Aggiungete del bicarbonato in un bicchiere, dell’aceto in un
altro, del limone e ammoniaca in un altro (fate attenzione:
l’ammoniaca è pericolosa, utilizzate una siringa). Lasciate un
bicchiere di succo di cavolo viola per mostrare il colore della
soluzione neutra. Mescolate con un cucchiaio e osservate
come il colore cambia in modo differente in ogni bicchiere.
Potete anche controllare, con le strisce indicatrici di pH,
l’acidità delle sostanze che aggiungete, e vedere che il colore è
lo stesso del cavolo con la sostanza. In classe lasciate che gli
studenti scelgano i liquidi da mescolare e chiedete loro di
annotare in una tabella le trasformazioni che osservano.
Lasciate che siano gli studenti a svolgere l’esperimento con il
vostro supporto e prendete nota delle osservazioni.
Spiegazione
Le sostanze vengono classificate come “acide” o “basiche”. Gli
acidi hanno un pH basso, mentre le basi hanno un pH alto. Si
può stabilire se una sostanza è basica o acida mediante un
indicatore. Un indicatore è in genere una sostanza chimica che
cambia colore se entra in contatto con un acido o una base. Il
cavolo rosso contiene dei pigmenti chiamati “antocianine”,
che cambiano colore se miscelati con un acido (rosso) o una
base (blu-verde).
Durata: 45 minuti; Obiettivi: misurare l’acidità e la basicità tramite l’interazione delle sostanze con un indicatore di Ph; Materie: scienza, chimica; Argomenti: acidi e basi; reazioni
chimiche; proprietà ambientali,
pH e neutralizzazione;
Destinatari: studenti di 12-14
anni;
Materiali: per 20 bambini – cucchiai (3 per gruppo); bicchierini (5 per gruppo); succo di cavolo rosso (per 2 litri, far bollire mezzo cavolo rosso in 3 litri d’acqua per 30-45 minuti); bicarbonato (mezzo bicchiere – 200 g); aceto (1 bicchiere); 2 limoni (tagliati a fette); ammoniaca (mezzo bicchiere); siringhe senza ago (1 per gruppo) per fornire ai ragazzi l’ammoniaca senza che le maneggino direttamente; strisce indicatrici di pH (5 per gruppo); Parole per ricerca su internet: cavolo rosso, pH, acidità, indicatore di pH, antocianine; Collegamento al video tutorial: https://youtu.be/wdyDqNfqKm8
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1
Leaf Life Lab – La vita delle foglie (1/2)
Ambiente di apprendimento
Innanzitutto, versate dell’acqua in un bicchiere trasparente,
quindi aggiungete mezzo cucchiaino di bicarbonato e una
goccia di sapone e mescolate la soluzione.
Tagliate a dischetti, in modo uniforme, 5 o più foglie utilizzando
un perforatore. Rimuovete lo stantuffo di una siringa e
posizionate i piccolI pezzi di foglia all’interno della siringa.
Riposizionate lo stantuffo e spingetelo facendo attenzione a
non schiacciare le foglie.
Riempite la siringa con la soluzione di bicarbonato preparata
nel bicchiere. Per estrarre il gas dale foglie tagliate a dischetti,
coprite il foro della siringa con il pollice e tirate indietro lo
stantuffo per creare il vuoto. Mantenete il vuoto per circa 10
secondi e nel frattempo agitate le foglie per farle rimanere
sospese nella soluzione. Eliminate il vuoto. Potrebbe essere
necessaria qualche ripetizione per rimuovere tutto il gas dalle
foglie. Capirete che tutto il gas è stato rimosso quando le foglie
si saranno depositate sul fondo della siringa. Infine, mettete le
foglie nel bicchiere sotto una fonte di luce e aspettate che
risalgano lentamente e raggiungano la superficie. Potrebbero
volerci un po’ di minuti.
In classe dividete gli studenti in gruppi da 5 e lasciate che
svolgano l’esperimento, quindi scambiate i materiali e notate
cosa accade. Per esempio, provando diverse fonti di luce è
possibile osservare una differenza nel tempo impiegato dalle
foglie per galleggiare.
Gli studenti possono notare che la miglior fonte di luce è la luce
solare, mentre i LED commerciali non funzionano. Ciò avviene
perché la lunghezza d’onda della luce prodotta dai LED
commerciali è diversa da quella utilizzata dalle piante. Una
volta che tutte le foglie hanno raggiunto la superficie, gli
studenti possono posizionare il bicchiere in un armadietto al
buio e osservare quanto tempo impiegano ad andare sul
fondo. Gli alunni possono provare foglie di piante diverse.
Noteranno che le piante che hanno la superficie della foglia
liscia e non troppo spessa, impiegano meno tempo per
galleggiare rispetto alle altre. Lasciate che siano gli studenti a
svolgere l’esperimento con il vostro supporto e prendete nota
delle osservazioni.
Durata: 20 minuti; Obiettivi: studiare il ruolo della luce nella produzione dell’ossigeno durante la fotosintesi; Materie: biologia; Argomenti: fisiologia delle
piante, fotosintesi;
Destinatari: studenti di 10-13
anni;
Materiali: per un gruppo – luce solare o una forte luce artificiale (non LED comerciale); cucchiaino; bicchiere trasparente; siringa (senza ago!!); perforatore; bicarbonato (bicarbonato di sodio, mezzo cucchiaino); detersivo per piatti (1-2 gocce); foglie di spinaci; acqua (un bicchiere); Parole per ricerca internet: fotosintesi, produzione di ossigeno, disco fogliare, pianta; Collegamento al video tutorial: https://youtu.be/wS3TFERvU9E
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1
Leaf Life Lab – La vita delle foglie (2/2)
Spiegazione
La fotosintesi è un processo utilizzato dalle piante per
convertire l’energia della luce in energia chimica,
immagazzinata in molecole di carboidrati.
Le piante hanno bisogno di anidride carbonica, acqua e luce
per attivare il processo di fotisintesi.
Con la fotosintesi, vengono prodotte molecole di zucchero e
ossigeno.
Il bicarbonato aggiunto all’acqua funge da fonte di anidride
carbonica, mentre il sapone riduce la tensione superficiale
dell’acqua in modo che i dischi di foglie possano facilmente
scendere sul fondo del bicchiere. In realtà, normalmente le
foglie galleggiano perché contengono gas al loro interno.
Quando gli spazi di aria vengono sostituiti dall’acqua, la densità
complessiva della foglia aumenta e di consequenza affonda.
Quando vedete che le piccole foglie risalgono lentamente, è
perché viene prodotto ossigeno.
Poiché la densità del gas è più bassa della densità dell’acqua,
la foglia risale, raggiungendo infine la superficie.
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1
Let’s swing – dondoliamo! (1/2)
Ambiente di apprendimento
Pendolo singolo
Questo esperimento prevede molti passaggi e attività diverse,
quindi è opportuno fare in modo che gli studenti dividano i
compiti tra loro. Lasciate che gli studenti costruiscano un
pendolo usando una cornice rigida (una sedia su una scrivania),
un filo da pesca e dadi metallici e decidano il numero di
oscillazioni complete che vogliono osservare. Usando il
cronometro, fate osservare loro e annotare il tempo
necessario al pendolo per eseguire il numero stabilito di
oscillazioni.
Fate sì che gli studenti ripetano l'esperimento tutte le volte che
vogliono (circa 10 volte), quindi aiutateli a decidere un singolo
numero per rappresentare tutti i risultati ottenuti: potreste
suggerire loro di prendere la loro "media".
Ripetete la procedura cambiando alcuni dettagli:
1) numero dei dadi legati all'estremità inferiore del filo;
2) posizione iniziale del dado;
3) materiale che compone il filo;
4) lunghezza del filo.
È molto importante cambiare un dettaglio alla volta,
mantenendo gli altri invariati. Fate in modo che gli studenti
confrontino i risultati dei diversi esperimenti e traggano
conclusioni. Ponete loro questa domanda: il tempo necessario
per completare il numero di oscillazioni che avete deciso
cambia modificando i dettagli dell'esperimento?
Pendolo accoppiato
Per questo esperimento, è meglio utilizzare un filo più morbido
di quello da pesca: provate con una corda sottile. Legate due
estremità di una corda a due strutture rigide, in modo che sia
orizzontale e ben tesa (questo è molto importante). Costruite
due pendoli fissando la loro estremità superiore alla fune
orizzontale. Assicuratevi che entrambi i pendoli siano saldi.
Spostate iI dado di uno dei due pendoli e lasciatelo andare.
Osservate cosa succede.
Durata: 45 minuti; Obiettivi: apprendere i concetti di periodicità, frequenza e risonanza; sviluppare approcci metodologici scientifici qualitativi (descrizione) e quantitativi (misurazione); Materie: scienza, meccanica (fisica); Argomenti: oscillazioni e risonanza
in un pendolo; movimento
periodico e trasferimento di
energia;
Desitinatari: studenti di 10-12 anni;
Materiali: per un gruppo / 10 ragazzi - dadi metallici (x 12); filo da pesca (10 m); altri tipi di filo (10 m ciascuno; corde, nastri, ecc.); qualche tipo di supporto rigido (altezza 1-1,5 m); nastro (alcuni pezzi, se necessario per mantenere alcune strutture); cronometro per la misurazione del tempo (è sufficiente la precisione al decimo di secondo; ad esempio quelli delle app per smartphone); carta, penne e colori per registrare i risultati, creare grafici, tabelle e disegnare la configurazione sperimentale; Parole per ricerca internet: pendolo (movimento), oscillazione, pendolo accoppiato, attrito dell'aria; Collegamento al video tutorial: https://youtu.be/5aPqS5wohek
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1
Let’s swing – dondoliamo! (2/2)
Spiegazione
Pendolo singolo - Innanzitutto, noterete che il pendolo fa
sempre lo stesso movimento: avanti e indietro, avanti e
indietro, e per farlo impiega sempre lo stesso tempo! Questa
proprietà è chiamata "periodicità": un movimento è
"periodico" quando si ripete più e più volte, impiegando
sempre lo stesso tempo. In particolare, il tempo necessario per
eseguire uno di questi movimenti uguali (un'oscillazione, nel
caso di un pendolo) è chiamato "periodo".
Dovreste notare che il tempo necessario per eseguire un
numero fisso di oscillazioni non dipenderà dallo spostamento
iniziale del dado, dal numero dei dadi legati all'estremità
inferiore del filo né dal materiale che lo compone. Dipenderà,
invece, dalla lunghezza del filo! In particolare, più è lungo, più
tempo ci vuole perché competi una singola (o un certo numero
di) oscillazione.
Pendolo accoppiato - Una volta che il primo pendolo inizia a
muoversi, noterete che dopo un po' di tempo l'ampiezza del
suo movimento inizierà a ridursi fino a quasi fermarsi, mentre
l'altro pendolo (che inizialmente era ancora fermo) inizierà a
muoversi sempre di più. Aspettando ancora un po’ di tempo, il
secondo pendolo ridurrà il suo movimento, mentre il primo
ricomincerà a muoversi, e così via. Che cosa sta succedendo?
Ogni cosa che si muove ha un po 'di energia. Questa energia
può essere trasmessa ad altri oggetti per farli muovere: l'unica
cosa necessaria perché ciò accada è un mezzo per trasferire
questa energia. I pendoli trasferiscono continuamente energia
l'uno all'altro attraverso il filo orizzontale che collega le loro
estremità superiori: se ci fate caso, mentre oscillano, si
muovono come se ruotassero su sé stessi.
Quindi, una volta che un pendolo inizia a trasferire energia
all'altro, comincia a muoversi di meno, perché cede la propria
energia. L'altro, al contrario, riceverà energia e la utilizzerà per
iniziare a muoversi.
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1
La zuppa di arcobaleno (1/1)
Ambiente di apprendimento
Prendete un bicchiere liscio, stretto e alto. Mettete nel
bicchiere 7 ml di ogni liquido nel seguente ordine: sciroppo,
latte, detersivo per piatti, acqua con colorante alimentare, olio
di semi di girasole, alcool denaturato. Utilizzate le pipette per
aiutarvi a versare liquidi. Lasciate cadere delicatamente piccoli
oggetti nel bicchiere e osservate.
In classe, dividete gli alunni in gruppi di 5. Lasciate che gli
studenti scelgano l'ordine dei liquidi da versare nella colonna
densimetrica e provino a distinguere le caratteristiche dei
liquidi più densi da quelli meno densi. Per osservare meglio i
diversi strati di liquido, è importante versare i diversi liquidi
molto lentamente. Non date subito le pipette agli studenti,
lasciate loro scegliere diversi strumenti con cui versare
delicatamente i liquidi. Lasciate che siano gli studenti a
svolgere l’esperimento con il vostro supporto e prendete nota
delle osservazioni.
Spiegazione
La densità di un materiale è il numero di particelle di quel
materiale in un volume preciso. Consideriamo un centimetro
cubo di materiale A e uno di materiale B. Se nel primo ci sono 50
particelle (materiale A) e nel secondo ci sono 100 particelle
(materiale B), allora diremo che il materiale B è più denso del
materiale A.
Molto spesso, tuttavia, queste particelle sono troppo piccole per
essere contate. Quindi può essere utile capire se un materiale è
più o meno denso di un altro. Nel caso di materiali liquidi,
possiamo usare la colonna densimetrica per valutare quale è più
denso dell'altro. Possiamo semplicemente versarli in un bicchiere
uno sopra l'altro, come mostrato nell'esperimento: l'acqua è più
densa di olio e alcool ma è meno densa di latte, sciroppo ecc.
Possiamo anche stimare la densità di piccoli oggetti immersi nella
colonna densimetrica confrontandoli: ad esempio, un seme di
girasole è meno denso dell'alcool mentre il tappo di plastica di
una penna è meno denso del sapone per i piatti, ma più denso di
olio e acqua. Attenzione però: molto spesso il concetto di densità
viene scambiato con il concetto di peso! Il peso dipende dalla
forza di gravità e per esempio cambia se andiamo sulla luna. La
densità, invece, è una caratteristica specifica di un materiale e
non dipende dalla quantità di materiale che utilizziamo o da dove
lo poniamo.
Durata: 40 minuti; Obiettivi: confrontare la densità tra
solido e liquido con una colonna di
densità;
Materie: scienza, fisica; Argomenti: densità, propietà della
materia;
Destinatari: studenti di 8-12 anni;
Materiali: 1 bicchiere trasparente;
2 pipette; 7 ml di alcool
denaturato (90%); 7 ml di latte
fresco; 7 ml di detersivo per piatti;
7 ml di sciroppo (ad esempio alla
menta); 7 ml di olio di semi di
girasole; 7 ml di acqua; colorante
alimentare; 2 gomme da
cancellare; 2 lenticchie; 2 chicchi di
riso; diversi piccoli oggetti
disponibili;
Parole per ricerca internet: densità, colonna densimetrica, massa VS densità, propietà dei materiali; Collegamento al video tutorial: https://youtu.be/fpa9ZuaUnV4
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Coca cola e Mentos (1/3) Durata: 45 minuti; Obiettivi: determinare cosa aggiungere alla coca cola per ottenere la massima eruzione di schiuma possibile; Materie: chimica, fisica; Argomenti: solubilità del gas; pressione; soluzione supersaturata; tensione superficiale; stati della materia; reazione chimica e le sue caratteristiche; formazione di gocce di pioggia, fiocchi di neve e bolle; Destinatari: studenti di 12-18 anni; Materiali: Coca light (almeno 0,5 l; l'esperimento finale richiede almeno una bottiglia aggiuntiva – quelle più grandi producono risultati migliori) - tenetela in frigorifero prima dell'uso; caramelle alla menta, menta piperita e altri aromi (1 confezione); caramelle dure a superficie liscia; compresse di carbone attivo; detersivo per piatti (o qualche altro detergente); altre sostanze di interesse (ad esempio zucchero da tavola); un'area esterna e rocce per il fissaggio della bottiglia; carta, un imbuto o un contenitore stretto per versare le caramelle nella bottiglia; dispositivi di protezione individuale per ciascun membro del gruppo: un impermeabile di plastica, occhiali di sicurezza, guanti di gomma ove necessario, occhiali, contenitori o boccette;
Ambiente di apprendimento
Il compito degli studenti è di determinare cosa aggiungere alla
coca cola per ottenere la massima eruzione di schiuma
possibile.
Prima di svolgere l'esperimento all'esterno, è possibile
condurre test preliminari all'interno utilizzando 0,1-0,2 litri di
cola in contenitori più piccoli (non si verificherà alcuna
eruzione se si utilizza un bicchiere).
Se avete intenzione di versare le sostanze in esame
direttamente in una bottiglia di cola, è opportuno condurre
l'esperimento all'aperto. Posizionate la bottiglia su una
superficie piana e solida in modo che non cada. Usate blocchi
di legno o pietre come supporto. Si consiglia di utilizzare
dispositivi di protezione individuale (occhiali e giacchetti
impermeabili).
Quanto più rapidamente è possibile mettere le sostanze
selezionate nella bottiglia, tanto più potente sarà l'eruzione.
Potete versare caramelle o compresse usando un foglio di
carta arrotolato in un imbuto. Potete anche metterle in un
altro contenitore con un'apertura più stretta e usarlo per
versarle rapidamente nella bottiglia di coca cola.
In aggiunta alle suddette attrezzature di prova, è anche
possibile utilizzare la propria creatività e conoscenza per
testare varie sostanze.
Spiegazione
Quando aprite la bottiglia di una bibita, potete sentire il suo
suono sibilante e vedere bolle di anidride carbonica che
salgono sulla superficie della bevanda. Le bolle non erano
visibili quando la bottiglia era ancora chiusa. L'anidride
carbonica è stata sciolta nella bevanda sotto la grande
pressione: maggiore è la pressione, più gas si dissolve.
Stappare la bottiglia allevia la pressione al suo interno. A una
pressione più bassa, il liquido non può più "adattarsi" alla
quantità di anidride carbonica di prima: la soluzione diventa
sovrasaturata. Una soluzione supersaturata è una soluzione
che contiene più sostanza disciolta di quanta se ne possa
effettivamente dissolvere in essa. Di conseguenza, la sostanza
disciolta in eccesso tenta di fuggire come gas o
sedimentazione.
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1
Parole per ricerca internet: Coca-Cola + Mentos, geyser di soda, nucleazione, solubilità dei gas, anidride carbonica, bibite gassate, materiale poroso, tensione superficiale, gocce di vino; Ulteriori informazioni: Collegamento alla scheda di lavoro realizzata da AHHAA: http://bit.ly/2RlsxAh
Collegamento alla guida per insegnanti: http://bit.ly/2Xgj1UB Collegamento al video tutorial: https://youtu.be/3VM-Dy3x5FM
Coca cola e Mentos (2/3)
Spiegazione
Proprio come le gocce di pioggia o i fiocchi di neve necessitano
di una particella di polvere su cui crescere nell'aria che è
sovrasatura di vapore acqueo, le bolle hanno bisogno di una
base su cui formarsi in una bibita analcolica. In una bibita
analcolica, i lati della bottiglia si comportano come quella base.
Le bolle si formano anche su oggetti o sulle dita posizionati
nella bevanda. Basta inserire un oggetto o un dito nella
bevanda. Poiché le bolle hanno una densità inferiore rispetto
alla soluzione, risalgono.
Le pareti delle bottiglie sono lisce e quindi non sono un buon
posto per la formazione delle bolle (anche se alcune bolle
appaiono lì, specialmente nella parte superiore della bottiglia).
Le Mentos, tuttavia, hanno una superficie porosa, che
favorisce la formazione di bolle.
Le compresse di carbone attivo hanno inoltre una grande
superficie e sono quindi un buon posto per la formazione delle
bolle. Allo stesso tempo, sono leggere e non scendono sul
fondo del contenitore come le caramelle Mentos. Le pastiglie
di Mynthon (o altre caramelle dure) sono più pesanti della coca
cola e si depositano sul fondo, ma hanno una superficie
piuttosto liscia, che non favorisce la formazione di bolle.
Si ritiene inoltre che la riduzione della tensione superficiale
causata dalle cere presenti nelle Mentos e la gomma arabica
(*) siano la causa della formazione di bolle. Per questo motivo,
dovrebbero dissolversi nella bevanda. Le bolle si formano
principalmente a causa della superficie della caramella.
La tensione superficiale è un fenomeno che si esprime nella
contrazione dello strato superficiale di un fluido (come una
membrana elastica). La tensione superficiale caratterizza le
forze tra le molecole di un liquido. Minore è la tensione
superficiale, più facile sarà la formazione delle bolle. Una
maggiore tensione superficiale mantiene le bolle piccole e
favorisce la formazione di schiuma.
La tensione superficiale è ridotta dall'aspartame presente nella
coca light. Questo è il motivo per cui raccomandiamo di
utilizzarla. Essa inoltre agevola la pulizia, in quanto non
contiene zucchero colloso. Lo zucchero e diverse altre
sostanze presenti nelle bevande analcoliche aumentano la
tensione superficiale della bevanda.
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1
Coca cola e Mentos (3/3)
Spiegazione
Perché aggiungendo Mentos (o un'altra sostanza con un’ampia
superficie) a un bicchiere di coca cola si produce una più
modesta eruzione rispetto a quando la bevanda è in una
bottiglia?
Bicchieri e bottiglie hanno aperture di dimensioni diverse.
L'anidride carbonica rilasciata raggiunge l'aria più velocemente
in un bicchiere che in una bottiglia, poiché quest'ultima ha
un’apertura più piccola. Una bottiglia contiene più bolle per
unità di superficie ed è più difficile per esse uscire dalla
bottiglia. Il liquido inizia a produrre schiuma. La schiuma
occupa più spazio del liquido, poiché il gas nella schiuma ha
una densità inferiore rispetto al liquido. Più bolle si formano,
più velocemente sale la pressione. Più rapidamente aumenta
la pressione, maggiore sarà l'eruzione.
L'eruzione è stata causata da una reazione chimica?
La schiuma è principalmente causata dal rilascio di anidride
carbonica disciolta allo stato gassoso. Inizialmente, può
sembrare una reazione chimica. Le reazioni chimiche sono
caratterizzate da:
• rilascio di gas (nel nostro esperimento)
• insorgenza, scomparsa o cambio di colore
• insorgenza o scomparsa di un odore
• sedimentazione,
• emissione di luce / scintille
• una variazione di temperatura.
Di quanto sopra, il nostro esperimento prevede il "rilascio di
gas".
Anche se la dissoluzione dell'anidride carbonica nell'acqua si
traduce in acido carbonico instabile (H2CO3) che si divide in
anidride carbonica e acqua, la maggior parte dell'anidride
carbonica nella soluzione appare ancora come anidride
carbonica. Pertanto, la maggior parte dell’anidride carbonica
rilasciata come gas era presente nella soluzione sin dall'inizio e
il suo rilascio non comporta una reazione chimica.
* La gomma arabica è l'additivo alimentare E414 che viene
raccolto dall'albero della gomma arabica (Acacia senegal) e
utilizzato come agente addensante e stabilizzante nelle
gomme da masticare e nelle gelatine.
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1
Purificazione dell’acqua (1/2)
Ambiente di apprendimento
Il compito del gruppo è quello di purificare l'acqua. Anche se
l'acqua da purificare è molto sporca, questo esperimento si
focalizza sui metodi adatti per purificare l'acqua potabile.
Questi metodi non garantiscono che l’acqua diventi
perfettamente pulita, ma utilizzando dell’acqua più sporca, è
possibile osservare meglio l'effetto del metodo.
Preparate o fate preparare a ciascun gruppo la propria acqua
contaminata. A tal fine, mescolate 0,5 l di acqua con un
cucchiano da 0,5 di polline o tè, un cucchiano da 0,5 di aceto
da tavola, olio e, per ottenere un risultato particolarmente
sgradevole, aglio in polvere.
Il polline o il tè fungono da sostituti dei resti vegetali e l’aceto
degli inquinanti chimici. Potete chiedere agli studenti di
disegnare le loro idee sulla purificazione dell'acqua su carta o
lavagna. Ad esempio, potreste lasciare che disegnino alcune
idee sulla lavagna e dividerli in gruppi in modo tale che ogni
studente si avvicini a colui/colei che ha proposto l’idea
considerata più interessante. Se un'idea è supportata da molti
studenti, potete dividerli in diversi gruppi di studio che testino
la stessa idea contemporaneamente.
Per prima cosa, per purificare l'acqua, vale la pena lasciarla
riposare all'inizio per far scendere il materiale sul fondo. Per
rimuovere l'olio, potete (se lo desiderate) costruire un
dispositivo usando un imbuto e un tubo. Se versate l’acqua
nell'imbuto mentre il tubo è chiuso, l'olio sale in superficie.
Quindi potete far uscire l'acqua dal tubo e chiuderlo al
momento giusto in modo che l'olio rimanga nel tubo.
Potete creare un filtro per l'acqua dal collo di una bottiglia di
plastica o un bicchiere di carta con fori di aghi o puntine nella
parte inferiore. Il fondo può essere rivestito con garza, cotone
o carta da filtro e il filtro può essere riempito con ghiaia,
sabbia, cotone o carbone attivo di dimensioni diverse. Nel caso
di alcuni filtri, vale la pena filtrare più volte l'acqua e sostituire
il filtro.
Spiegazione
Il metodo più antico di purificazione dell'acqua è l'ebollizione
(l'acqua condita con aglio in polvere emette molto odore
quando bollita). Questa neutralizza i microrganismi e diverse
sostanze tossiche. L'ebollizione, tuttavia, non distrugge gli
alghicidi.
Durata: 45-60 minuti; Obiettivi: purificare l’acqua Materie: ambiente e ecologia; Argomenti: acqua; purificazione
dell'acqua; filtrazione; acqua
come sostanza; contaminazione
dell'acqua; uso dell'acqua;
Destinatari: studenti di 12-18 anni; Materiali: 1 bottiglia di plastica; 4 contenitori trasparenti o bicchieri; 4 bicchieri di carta; 2 fogli di carbone attivo (carbone per barbecue o compresse di carbone attivo); forbici; un ago/puntine da disegno; ghiaia; detriti di pietra; sabbia; garza, cotone, carta da filtro e/o filtri da caffè; un imbuto e un tubo flessibile adatto (opzionale); compresse di purificazione dell'acqua, se possibile (disponibili nei negozi di attrezzature da campeggio); per contaminare l’acqua: olio, polline / bustina di tè, aceto da tavola, aglio in polvere; Parole per ricerca su Internet: acqua; crisi idrica; filtraggio dell'acqua; filtro dell'acqua; carbone attivo; linfa vitale; Ulteriori informazioni: Collegamento alla scheda di lavoro realizzata da AHHAA: http://bit.ly/2RlsxAh
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1
Purificazione dell’acqua (2/2)
Spiegazione
Anche le spore batteriche rimarranno intatte, ecco perchè
l'effetto dell'ebollizione è temporaneo. Inoltre, non è adatto a
piccole quantità di acqua (l'acqua evapora) e richiede una
fonte di energia (fuoco o elettricità). L'ebollizione non rimuove
le particelle solide dall'acqua.
E’ qui che entrano in funzione i filtri. Quanto più fini sono i pori
del filtro, tanto più pulita è l'acqua che otteniamo. Un filtro che
ha i pori con un diametro di 0,2 micrometri (0,0002 mm) può
rimuovere i batteri, mentre aperture di 0,02 micrometri sono
in grado di rimuovere meccanicamente la maggior parte dei
virus. I filtri a sabbia sono considerati efficienti: sono costituiti
da uno spesso strato di sabbia e funzionano lentamente. Alcuni
filtri usano la pressione per accelerare il processo. L'acqua
naturale passa anche attraverso un cosiddetto filtro a sabbia
prima di entrare in una sorgente se lo strato superficiale
contiene arenaria.
La filtrazione non rimuove odori e sapori. Questi possono
essere rimossi con carbone attivo, ozono, cloro, argento o
iodio. Questo esperimento utilizza carbone, ma potete anche
provare le compresse di purificazione dell'acqua vendute in
farmacia. Potete vedere le bolle quando aggiungete carbone.
L'odore unico dovrebbe diminuire, ma non scomparire
completamente.
Il modo più ragionevole per purificare l'acqua è combinare
questi tre metodi, iniziando con la sedimentazione e
rimuovendo l'olio, per poi passare alla filtrazione e alle
compresse di carbone attivo. Il carbone può anche essere
aggiunto ad altri filtri.
Al fine di verificare la pulizia dell'acqua è anche possibile
misurarne la conducibilità oltre all'osservazione visiva e
all'olfatto. Maggiore è la conducibilità, più ioni, cioè sostanze
disciolte ci sono nella soluzione. Le sostanze disciolte
potrebbero non essere sempre dannose per noi - anche
l'acqua minerale contiene molti ioni.
Non si può purificare completamente l'acqua utilizzata in
questo esperimento con mezzi semplici. Anche se l'acqua non
include eventuali sostanze nocive, la degustazione non è
consigliata, perché sabbia e ghiaia sono probabilmente
sporche.
Collegamento alla guida per insegnanti:
http://bit.ly/2Xgj1UB Collegamento al video tutorial: https://youtu.be/ch-sakYrEUA
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1
Il ferro nascosto (1/3) Durata: 45 minuti; Obiettivi: vedere alimenti e additivi alimentari da cui è possibile estrarre il ferro usando un magnete; Materie: chimica, fisica, corpo umano; Argomenti: materiali magnetici nella vita di tutti i giorni; conservanti alimentari; metalli necessari per il corpo umano; elementi chimici come ioni e in forma pura; ferromagnetismo; Destinatari: student di 12-18 anni; Materiali: diversi tipi di cereali per la colazione; cereali per la colazione contenenti ferro (ad esempio Kellogg’s); olive nere; additivi alimentari contenenti ferro (ad esempio quelli che contengono ferro (II) fumarato (Ferretab) o ferro (II) solfato (Retafer)); Inoltre: una piastra di plastica (petri), un contenitore trasparente e/o un sacchetto di plastica risigillabile; un cucchiaio; un setaccio; acqua (calda); un macinacaffè, un frullatore o un mortaio e un pestello per la frantumazione di cereali; un magnete molto forte (ad esempio un magnete al neodimio); opzionale: un microscopio o una lente d'ingrandimento;
Ambiente di apprendimento
L’attività consiste nel determinare gli alimenti e gli additivi
alimentari dai quali estrarre il ferro utilizzando un magnete.
Prima di acquistare i materiali, potete chiedere agli studenti
quali alimenti e ingredienti vogliono testare.
Ad esempio, il ferro può essere rilevato nei fiocchi di mais della
Kelloggs (o in altri purchè contengano ferro), nelle capsule di
ferro Ferretab (le capsule possono essere spostate con un
magnete), ma anche nelle compresse di ferro Retafer. Però,
non si può vedere il ferro nelle compresse di R.A.U.D
contenenti gluconato di ferro.
Il ferro a volte è difficile da rilevare quando la miscela è troppo
densa. Oltre a frantumare i cereali e studiare la miscela di
acqua e cereali frantumati, potete anche separare pezzi più
grandi con un setaccio per estrarre il ferro. Potete inoltre
vedere la polvere di ferro se immergete i cereali in acqua,
versate l'acqua attraverso un setaccio e poi usate un magnete
per rilevare il ferro al suo interno. Vale la pena ricordare che il
ferro nascosto in piccoli pezzi di cereali è di colore chiaro come
il cereale stesso.
Quando cercate polvere di ferro, tirerete il magnete verso un
punto per raccogliere la polvere di ferro. Se si utilizza un
sacchetto di plastica risigillabile, ricordate che le particelle che
sembrano essere spostate dal magnete potrebbero galleggiare
nel sacchetto a causa del movimento del liquido. Potete
provare a rimuovere il ferro dal liquido e studiarlo al
microscopio o una lente d'ingrandimento.
Spiegazione
Il ferro può essere estratto da alcuni cereali per la colazione
usando un potente magnete, in quanto i cereali contengono
alcuni composti di ferro. In questo esperimento, si raccomanda
di utilizzare il più potente magnete possibile per raccogliere la
polvere di ferro e renderla visibile, principalmente perché le
particelle di ferro sono molto piccole. La polvere di ferro può
essere raccolta usando un magnete permanente - un materiale
che è sempre circondato da un campo magnetico.
I campi magnetici sono invisibili e non direttamente
percepibili, ma sono caratterizzati dalla loro capacità di
attrarre o respingere altri materiali magnetici. Il ferro è un
materiale che può essere magnetizzato da un campo
magnetico esterno.
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1
Il ferro nascosto (2/3)
Spiegazione
Altri materiali ferromagnetici includono cobalto, nichel e
diversi metalli rari.
I magneti permanenti più potenti (Nd₂Fe₁₄B) sono realizzati in
neodimio (un metallo raro), ferro e boro. Il ferro non può
essere estratto da determinati alimenti o additivi alimentari.
Uno dei motivi è che gli alimenti potrebbero anche non
contenere ferro. Un altro motivo potrebbe essere che questi
alimenti o additivi alimentari contengono ferro in una forma
che non reagisce a un magnete (i gusci di elettroni degli atomi
sono pieni).
Il ferro può essere ottenuto dal cibo come ferro eme o ferro
non eme. L'eme è un complesso proteico legato al ferro. L'eme
si trova nel sangue nell'emoglobina, ma anche nei muscoli
della mioglobina. L'eme si trova anche nei noduli delle radici
delle leguminose (legemoglobina).
Il ferro eme viene assorbito più rapidamente del ferro non
eme. La vitamina C e l'acido folico aumentano l'assorbimento
del ferro. Si deve considerare, tuttavia, che gli ioni di ferro liberi
che si presentano durante il rilascio rapido di ferro possono
danneggiare il sistema digestivo.
L'assorbimento del ferro è inibito dal caffè, dall'alcool, dalle
uova (fino al 28%), dalla caseina (proteine del latte) e dal calcio,
dai fitati (presenti negli spinaci e nei fagioli, ad esempio) e
dall'acido ossalico (presenti negli spinaci e nel rabarbaro, ad
esempio). Non è raccomandabile consumare questi alimenti
insieme a cibi ricchi di ferro; dovreste aspettare almeno un'ora
prima e dopo il pasto, prima di consumarli. Riscaldare gli
alimenti che contengono fitati e acido ossalico, tuttavia,
migliora l'assorbimento del ferro.
Nonostante il ferro svolga un ruolo importante nel corpo, è
necessario assicurarsi che il ferro non sia disponibile per i
patogeni. Le malattie batteriche o i parassiti intestinali
riducono la disponibilità di ferro nel corpo. In una tale
situazione, gli additivi per ferro possono fare più male che
bene.
La carenza di ferro (anemia) è meno frequente negli uomini e
nelle donne in menopausa e comune tra le donne in età fertile
e in dolce attesa.
Parole per ricerca internet: ferro (nei cereali), “monster magnet meets blood”, ferromagnetismo, emoglobina e ferritina, anemia, legogoglobina, eme; Ulteriori informazioni:
Collegamento alla scheda di lavoro realizzata da AHHAA: http://bit.ly/31BA173
Collegamento alla guida per insegnanti: http://bit.ly/2wZjgVe Collegamento al video tutorial: https://youtu.be/tCbph77GECE
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1
Il ferro nascosto (3/3)
Spiegazione
L'indicatore dell'emoglobina fornisce informazioni sul
contenuto di ferro nel corpo mentre le riserve di ferro sono
indicate dal contenuto di ferritina.
• Una persona che pesa 70 kg contiene 3-4 grammi di ferro.
(Per confrontare: la moneta da 5 centesimi di euro pesa 3,92
grammi).
• È pericoloso essere vicino a magneti di grandi dimensioni, ad
es. in uno scanner CT?
Il ferro nel nostro corpo è legato in un complesso proteico di
emoglobina. Questo ferro non si magnetizza quando legato
all'ossigeno, ma solo quando è privo di ossigeno. Il suo effetto,
tuttavia, è troppo trascurabile perché le scansioni TC siano
dannose. (Cercate "monster magnet meets blood”).
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1
La torcia LED (1/3)
Ambiente di apprendimento
L’attività consiste nel costruire una torcia con un interruttore.
Gli studentI coinvolti dovranno costruire un circuito composto
da una lampadina, una fonte di alimentazione e un
interruttore. Devono anche trovare una batteria adatta per un
LED.
Assicuratevi che le tensioni siano le stesse. Se si sceglie una
fonte di alimentazione con tensione troppo alta, la lampadina
potrebbe bruciarsi. Dovete considerare le specificità del LED e
collegarlo correttamente al circuito.
Se la lampadina non si accende, sostituite i terminali: in genere
il terminale “+” è più è lungo e il terminale “-“è più corto.
Potete anche utilizzare diverse batterie con una tensione
inferiore rispetto alla tensione di funzionamento di un LED.
Quindi potete discutere se collegare le batterie in serie o in
parallelo (nel primo caso vengono sommate le tensioni,
nell’altro le intensità delle correnti). Per una regolazione della
tensione più precisa, è possibile utilizzare resistori e le parti del
circuito possono essere collegate mediante un saldatore.
Un modo semplice per costruire un interruttore è rivestire una
pila a bottone con nastro isolante. Tutto ciò che resta da fare
è progettare un involucro per la torcia. Potete costruire un
riflettore per riflettere la luce nella direzione corretta. Questo
può essere fatto, per esempio, con un foglio di alluminio.
Spiegazione
Si dice che la prima lampadina a incandescenza sia stata
inventata da Thomas Alva Edison nel 1879. Più di 10 persone
inventarono lampadine simili a quelle di Edison prima di lui.
Due di loro, Henry Woodward e Matthew Evans, vendettero i
loro brevetti a Edison.
La luce nella lampadina viene creata da un filamento riscaldato
mediante corrente elettrica. Le lampadine a incandescenza
non sono molto efficienti, poiché convertono solo il 5-10%
dell'energia che usano in luce visibile. Il resto viene convertito
in calore.
Durata: 45 minuti; Obiettivi: costruire una torcia con un interruttore; Materie: fisica; Argomenti: sorgenti luminose e diverse lampadine; efficienza delle sorgenti luminose; semiconduttori; intensità corrente; tensione elettrica; capacità della batteria; Destinatari: studenti di 12-18 anni; Materiali: forbici; cartone, carta, bicchieri di plastica, ecc. (per la costruzione di un involucro); mollette, graffette, strisce di metallo, ecc. (per fare un interruttore); colla; nastro; pile a bottone (tipi diversi in modo che lo studente possa utilizzarne uno adatto); un LED (diodo luminescente) - con diverse intensità, se possibile; foglio di alluminio per orientare la luce (per realizzare un riflettore); opzionale: cavo / filo, un saldatore, resistori e un interruttore; Parole per ricerca internet: torcia fatta in casa; messa a fuoco del riflettore; televisione satellitare;
Ulteriori informazioni:
Collegamento alla scheda di lavoro realizzata da AHHAA: http://bit.ly/2XY9oHq
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1
La torcia LED (2/3) Spiegazione
La successiva fonte di luce ampiamente utilizzata, la lampada
fluorescente compatta (luce a risparmio energetico), è stata
inventata nel 1985. La sezione tra la presa e il tubo di
emissione di luce presenta un reattore elettronico per
l'accensione della lampadina, limitando la corrente e
riducendo la reattività e consumo di energia. Essa è una
lampadina fluorescente. Il tubo chiuso, che viene
generalmente tenuto a bassa pressione, contiene mercurio e
un gas nobile, solitamente argon. Le pareti del tubo di vetro,
inoltre, presentano un rivestimento fluorescente (ad es.
Fosforo), motivo per cui il vetro appare bianco. Il principio di
funzionamento si basa sulla soluzione di gas mercurio, nel qual
caso l'energia viene principalmente convertita in radiazione
UV. Lo strato fluorescente sulla superficie interna del bulbo
converte la radiazione UV in uno spettro luminoso simile alla
luce del giorno. La rimanente radiazione UV viene assorbita nel
tubo di vetro e rilasciata sotto forma di calore, causando il
riscaldamento del bulbo. Pertanto, migliore è il luminoforo,
minore è l'energia lasciata e più efficiente è la lampadina.
Una lampadina fluorescente compatta consuma
considerevolmente meno energia di una lampadina a
incandescenza con la stessa intensità luminosa e dura fino a 15
volte più a lungo.
Il primo LED utilizzabile è stato sviluppato nel 1962 da Nick
Holonyak Jr, considerato il padre del diodo a emissione di luce.
All'epoca, i LED erano solo in rosso ed erano piuttosto scuri,
motivo per cui sono stati usati solo come spie luminose.
La tecnologia LED si basa su semiconduttori (materiali che non
conducono elettricità in condizioni normali, ma possono farlo
in determinate condizioni). Un LED include due diversi
semiconduttori a contatto fisico. Se applichiamo una tensione
positiva sul semiconduttore di tipo p, e una tensione negativa
sul semiconduttore di tipo n (collegateli a una batteria), i fori e
gli elettroni liberi iniziano a muoversi (motivo per cui un LED
deve essere correttamente collegato a una batteria per
lavorare). A causa di cariche simili che si respingono, i fori e gli
elettroni si spostano sulla superficie di collegamento tra i
semiconduttori.
Collegamento alla guida per insegnanti: http://bit.ly/2wYi8RL Collegamento al video tutorial: https://youtu.be/_42nNBDH0Cw
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1
La torcia LED (3/3)
Spiegazione
In questa cosiddetta area di transizione, l'energia viene
rilasciata come risultato di elettroni e lacune che si incontrano
ed emessa come luce. Ogni LED emette una lunghezza d'onda
specifica (colore). L'uso di semiconduttori diversi consente di
ottenere luce di colore diverso.
Rispetto alle lampadine a incandescenza, i LED sono molto
efficienti dal punto di vista energetico, consumando circa 20
volte meno energia.
Le torce sono dotate di catarifrangenti - specchi curvi realizzati
in materiale riflettente (pellicola) - al fine di dirigere quanta più
luce LED possibile in un determinato punto. Al fine di garantire
che la sorgente di luce emetta quanta più luce possibile per
illuminare una determinata area, la lampadina deve essere al
centro dello specchio curvo (riflettore), che ha la forma di un
paraboloide. Un focus è un punto dove i raggi paralleli del
sistema ottico (uno specchio curvo o una lente) si intersecano
dopo la rifrazione o la riflessione.
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1
Oggetti nascosti (1/2) Durata: 2x45 minuti; Obiettivi: nascondere un oggetto di vetro all'interno di un liquido, cioè trovare un liquido con un indice di rifrazione uguale a quello del vetro; Materie: fisica; Argomenti: luce; rifrazione della luce; angolo di rifrazione; angolo di incidenza; indice di rifrazione; Destinatari: student di 12-18 anni; Materiali: un bicchiere trasparente; un oggetto di vetro rettangolare; acqua (n = 1,33); solvente (n = 1,36); Soluzione di zucchero al 25% (n = 1,37, potete mescolarlo da soli: 1 parte di zucchero e 3 parti di acqua); glicerina (n = 1,47) o olio da cucina (n = 1,44 ... 1,47); un laser; una matita; un righello; un goniometro; Carta A4; una calcolatrice; Parole per ricerca internet: angolo di rifrazione; angolo di incidenza; ambiente ottico; densità ottica; indice di rifrazione (miopia); lungimiranza (ipermetropia); strumenti ottici; finestra di Snell; Ulteriori informazioni: Collegamento alla scheda di lavoro realizzata da AHHAA: http://bit.ly/2IIdxbW
Spiegazione
L’obiettivo è nascondere un oggetto di vetro all'interno di un
liquido, cioè trovare un liquido il cui indice di rifrazione sia
uguale a quello del vetro. Potete determinare il liquido adatto
tramite esperimenti (adatti a bambini più piccoli), ma potete
anche far finta che i liquidi debbano essere ordinati e non ci
siano risorse per acquistarli tutti, quindi è ragionevole fare
qualche ricerca per determinare il prodotto corretto.
Poiché diversi tipi di vetro hanno indici di rifrazione
leggermente diversi, vale la pena calcolare da soli l'indice di
rifrazione del vetro. Per determinare l'indice di rifrazione, è
necessario misurare l'angolo di incidenza e l'angolo di
rifrazione.
Per rendere più precisa la misura dell'angolo, vi consigliamo di:
• tracciare una linea retta su carta usando il lato dell’oggetto
di vetro rettangolare e quindi una linea perpendicolare
(normale) e dirigere il laser all'intersezione delle linee;
• scegliere l'angolo di incidenza del raggio in un intervallo tra i
30 e i 60 gradi (la luce non cambia la direzione quando cade
perpendicolarmente sul confine di due ambienti e lo
attraversa);
• segnare il punto di uscita del raggio laser, il punto di entrata
del raggio nel rettangolo di vetro, e il punto di uscita del raggio
su carta - questi possono essere successivamente utilizzati per
tracciare linee rette al fine di misurare l'angolo dell'incidenza e
I raggi rifratti.
Una volta che avete l'indice di rifrazione, potete facilmente
usarlo per trovare un liquido che abbia l'indice di rifrazione il
più simile possibile usando la tabella nella prima pagina del
foglio di attività.
Spiegazione
Un oggetto di vetro in un bicchiere pieno d'acqua è uno
spettacolo piuttosto usuale. L'immagine è leggermente
distorta: l'oggetto di vetro appare un po 'più grande nell'acqua.
Questo fenomeno è dovuto alla velocità della luce in diversi
ambienti.
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1
Oggetti nascosti (2/2)
Spiegazione
In questo caso, abbiamo tre ambienti (ovvero materiali): aria,
acqua e vetro. Più il mezzo è rado, più velocemente la luce si
muove in esso e viceversa. La luce si rifrange (e si riflette) sul
confine di due diversi ambienti ottici, vale a dire la sua velocità
cambia. Quando ci si sposta da un ambiente meno denso a uno
più denso (ad es. dall'aria al vetro), la luce si rifrange verso la
superficie normale. Quando ci si sposta da un ambiente più
denso a uno meno (ad es. dal vetro all'acqua), la luce si rifrange
lontano dalla superficie normale. Questo è il motivo per cui
l'oggetto di vetro può essere visto chiaramente in un bicchiere
pieno d'acqua.
L'indice di rifrazione di un ambiente ottico è un numero che
mostra quante volte la velocità della luce nel rispettivo
ambiente differisce dalla velocità della luce nel vuoto.
N = sin α / sin γ
n - indice di rifrazione
α - angolo di incidenza
γ - angolo di rifrazione
Se mettiamo un pezzo di vetro in un bicchiere pieno di glicerina
o olio da cucina, diventa invisibile.
In questo caso abbiamo ancora tre ambienti: aria,
glicerina/olio da cucina e vetro. Poiché gli indici di rifrazione
dei due ambienti sono gli stessi (vetro e glicerina/olio da
cucina), lo spettatore non può discernere l'oggetto di vetro
nell'acqua: il vetro sembra contenere solo liquido. Vetro e
glicerina/olio da cucina hanno indici di rifrazione simili (n≈1,5)
e la luce si muove quasi alla stessa velocità in entrambi gli
ambienti senza rifrangere in modo evidente sul confine dei due
materiali.
Collegamento alla guida per insegnanti: http://bit.ly/2Xmqsti Collegamento al video tutorial: https://youtu.be/mkKfM0z8UHY
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1
Treno magnetico (1/1) Durata: 45 minuti; Obiettivi: realizzare un oggetto in movimento con mezzi elettromagnetici; Materie: fisica, polarità, campo elettromagnetico, elettromagnetismo; Argomenti: campo del solenoide dalla legge di Ampere e interazione tra i campi elettrico e magnetico; Destinatari: student di 14-17 anni; Materiali: filo di rame non isolato, batterie, magneti al neodimio ad anello, bussola, forma del cilindro;
Parole per ricerca internet: elettromagnete, campo magnetico, forza di Lorentz, legge di Ampere;
Ulteriori informazioni: http://bit.ly/2ILv8jg http://bit.ly/2FeGMCf Collegamento al video tutorial: https://youtu.be/WAWhDZ-fv_U
Ambiente di apprendimento
Dividete la classe in gruppi di 4 ragazzi e fornite loro i materiali
per l'esperimento. Lavorate con loro durante l'attività.
Innanzitutto, preparate un filo a forma di U e mettetelo vicino
alla bussola, quindi provate a fare lo stesso con i bordi del filo
attaccati ai poli della batteria. L'ago magnetico della bussola si
muoverà la seconda volta perché, quando c'è una corrente
elettrica in un filo, viene prodotto un campo magnetico.
In secondo luogo, create una bobina di rame ruotando il filo
attorno a un oggetto cilindrico. Una volta fatto ciò, rimuovete
il cilindro dall'interno della bobina, facendo attenzione a non
piegarlo.
In terzo luogo, specificate la polarità dei magneti con l'aiuto
della bussola. Create una tabella con tutte le combinazioni con
le direzioni dei magneti attaccati alla batteria e anche la
direzione della batteria, otto combinazioni in totale.
In quarto luogo, collegate i due magneti alle estremità della
batteria, secondo la prima combinazione nella tabella.
Chiedete agli studenti di posizionare la batteria all'interno della
bobina da entrambe le estremitài e controllate se la batteria
con i magneti collegati può passare liberamente attraverso la
bobina.
Quindi ripetete l’esperimento per ciascuna delle combinazioni
descritte nella tabella e completate la tabella osservandone il
comportamento. Provate a spiegare quando e perché la
batteria si sta muovendo e provate a trarre conclusioni
relativamente a questo fenomeno.
Spiegazione
Quando la batteria è posizionata all'interno della bobina, i suoi
terminali entrano in contatto con il filo di rame che la circonda.
Viene pertanto creato un circuito chiuso e la corrente passa
attraverso la bobina attorno alla batteria. Di conseguenza, il
filo di rame funge da elettromagnete. Più precisamente, un
solenoide, poiché è avvolto in una forma elicoidale. Più densi
sono gli anelli, più forte diventa il campo magnetico al suo
interno. I due magneti permanenti alle estremità della batteria
creano anch'essi un campo magnetico. A seconda della loro
disposizione, i campi magnetici dei magneti permanenti e del
solenoide potrebbero essere paralleli, antiparalleli o annullarsi
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Pioggia acida (1/2)
Durata: 45 minuti; Obiettivi: scoprire come la pioggia acida sia causa dell’ inquinamento dell’aria che viaggia con i venti da ovest a est; Materie: chimica, biologia; Argomenti: reazioni di acidi – acidi e metallic, acidi e carbonati, acidi e acqua dolce, acido e suolo, acido e piante; Destinatari: studenti di 12-18 anni; Materiali: 2 vasetti di vetro di piccole o medie dimensioni, aceto (soluzione acida), acqua, 2 pezzi di gusci d'uovo di medie dimensioni (sale carbonato), 2 piccole foglie verdi, 2 graffette, nastro adesivo e penna (per etichettare i contenitori), due strisce di 1,5 pollici di cartina al tornasole ad ampio raggio (0-14 pH); Parole per ricerca internet: pioggia Acida, ciclo dell’azoto, impatto umano sul ciclo dell’azoto, e ciclo dello zolfo; Ulteriori informazioni: https://en.wikipedia.org/wiki/Acid_rain
Ambiente di apprendimento
Dividete la classe in gruppi di 3-4 ragazzi e fornite loro i
materiali per l'esperimento. Lavorate con loro durante
l'attività.
Per prima cosa, scrivete su un barattolo "aceto" e sull'altro
"acqua".
In secondo luogo, aggiungete 1 bicchiere di aceto nel barattolo
“aceto”. Mettete una graffetta, un pezzo di guscio d'uovo e
una foglia verde nell'aceto. Chiudete il contenitore con il suo
coperchio.
Aggiungete 1 bicchiere d'acqua nel barattolo “acqua”. Mettete
una graffetta, un pezzo di guscio d'uovo e una foglia verde
nell'acqua distillata. Chiudete il contenitore con il suo
coperchio. Lasciate riposare i barattoli durante la notte su un
davanzale o in un'area protetta.
Registrate le vostre osservazioni (una descrizione dettagliata di
ciò che è accaduto a ciascun elemento) subito dopo aver
chiuso i contenitori, dopo un giorno e dopo due giorni per
ciascuna soluzione.
Chiedete agli studenti di:
• Descrivere cosa è successo agli oggetti viventi (la foglia e il
guscio d'uovo) testati nella soluzione acida (aceto).
• Descrivere cosa è successo all'elemento non vivente (la
graffetta) testato nella soluzione acida (aceto).
• Pensate che la pioggia acida abbia effetto su tutti gli esseri
viventi e su tutte le cose non viventi?
Spiegazione
La pioggia acida, o deposizione acida, è un termine generico
che include qualsiasi forma di precipitazione con componenti
acidi, come acido solforico o nitrico, che cade a terra
dall'atmosfera in forme umide o secche. Ciò può includere
pioggia, neve, nebbia, grandine o persino polvere acida.
La pioggia acida si verifica quando il biossido di zolfo (SO2) e gli
ossidi di azoto (NOX) vengono emessi nell'atmosfera e
trasportati dal vento e dalle correnti d'aria. SO2 e NOX
reagiscono con acqua, ossigeno e altri prodotti chimici per
formare acidi solforici e nitrici.
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Pioggia acida (2/2)
Collegamento al video tutorial: https://youtu.be/Kdrk3ECT_m4
Spiegazione
La pioggia acida può essere trasportata attraverso grandi
distanze nell'atmosfera, non solo tra i paesi ma anche da un
continente all'altro. La pioggia acida può anche assumere la
forma di neve, nebbie e polveri secche.
La pioggia a volte cade a molte miglia dalla fonte di
inquinamento, ma ovunque cada, può avere un grave effetto
sul suolo, sugli alberi, sugli edifici e sull'acqua.
È stato dimostrato che le piogge acide hanno effetti negativi su
foreste, acqua dolce e suoli, uccidendo insetti e forme di vita
acquatiche, causando lo sfaldamento delle vernici, la
corrosione di strutture in acciaio come ponti e determinando
l’erosione di edifici e statue in pietra, oltre ad avere impatto
sulla salute umana.
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Musica, fisica e divertimento (1/2) Durata: 45 minuti; Obiettivi: apprendere le caratteristiche del suono, combinare musica e fisica, comprendere il significato di frequenza, densità e ampiezza di oscillazione; Materie: musica e fisica; Argomenti: le caratteristiche del suono (volume, altezza e tono), frequenza, densità e ampiezza di oscillazione; Destinatari: student di 14-15 anni; Materiali: 8 bicchieri (due identici e sei diversi: alto, corto, più largo o più stretto), olio, acqua, un oggetto metallico, uno di legno e uno di plastica, carta da cucina; Parole per ricerca internet: Intensità, Durata, Frequenza, Altezza, Densità, Tono;
Ulteriori informazioni: https://en.wikipedia.org/wiki/Sound Collegamento al video tutorial: https://youtu.be/krGd0D09i6Q
Ambiente di apprendimento
Dividete la classe in gruppi di 5-6 ragazzi e fornite loro i
materiali per l'esperimento. Lavorate con loro durante
l'attività.
1) Scegliete due bicchieri identici e 6 diversi.
2) Avete bisogno di un oggetto metallico, di uno di legno e
di uno di plastica. Quanti esperimenti potete fare?
3) Provate a cambiare il tipo di bicchiere, i materiali di
impatto e il liquido.
4) Riempite il bicchiere con acqua o olio e provate a trovare
i modi possibili per modificare le caratteristiche del
suono.
5) Mettete nei bicchieri acqua o olio. Riempite il primo
bicchiere, mettete meno acqua e olio nel secondo, ancor
meno nel terzo bicchiere e così via fino all'ultimo
bicchiere che sarà quasi vuoto.
6) Colpite I bicchieri uno ad uno con un cucchiaio.
Ponete agli studenti queste domande:
• Quali fattori (TIPO DI VETRO, QUANTITA’ DEL LIQUIDO, TIPO
DI LIQUIDO, OGGETTO DI PERCUSSIONE) hanno influenzato
le caratteristiche (ALTEZZA, TONO, VOLUME, DURATA) del
suono?
• Quali intervalli potreste produrre? (tono, mezzo tono,
ottava ecc.)
• Quale liquido ha prodotto il suono più chiaro? (Densità VS
Tono)
• Scrivete un breve fraseggio musicale di 4 metriche e
provate a suonare la melodia inferiore/sottostante.
Spiegazione
Un bicchiere vuoto produce un suono più alto rispetto al
bicchiere pieno:
• L'acqua ha una densità diversa rispetto all'olio e questo
influenza il tono del suono.
• Il tipo di bicchiere (vetro, cristallo, alto, corto, più largo o più
stretto) influisce sulla qualità del suono.
• L'oggetto metallico, di plastica o di legno e la forza usata per
colpire il vetro producono un volume più alto o più basso.
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Music, Physics and Fun (2/2)
Spiegazione
Musica - per descrivere un suono, utilizziamo le sue quattro
caratteristiche di base:
• Altezza: l’altezza è la caratteristica del suono che ci permette
di giudicare se un suono è acuto o profondo. Dipende dalla
frequenza di oscillazione della sorgente sonora.
• Tono: si riferisce a due suoni che hanno la stessa altezza e lo
stesso volume ma causano una sensazione acustica diversa.
Ogni strumento musicale e ogni voce umana ha un tono
diverso.
• Volume: quanto è forte il suono? L'intensità è misurata in
decibel (dB). Maggiore è il suono della sorgente di suono,
maggiore è l'onda del suono. L'intensità è la proprietà fisica
dell'onda che può essere misurata.
• Durata: definisce il tempo in cui è percepibile un suono.
Fisica: le caratteristiche del suono sono associate ai seguenti
concetti di fisica:
• La frequenza esprime l'oscillazione periodica e viene contata
in cicli al secondo (Herz) (frequenza e altezza).
• La densità di ciascun materiale (acqua, olio, miele) è diversa
(densità e tono).
•L'ampiezza dell'oscillazione esprime il tempo totale in cui un
suono può essere percepito (Intensità e Durata).
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Osmosi (1/3) Durata: 60 minuti; Obiettivi: osservare il fenomeno dell’osmosi: a) a livello macroscopico b) a livello microscopico Materie: Chimica, Biologia; Argomenti: soluzione, membrana ipertonica, ipotonica, semipermeabile, cellula vegetale, microscopio, plasmolisi; Destinatari: studenti di 15-18 anni; Materiali: microscopio, bilancia di precisione, provette, soluzione di lugol, soluzione salina, acqua deionizzata, soluzioni di zucchero 0,35 ml e 1 ml, bastoncini di patate fresche, un pezzo di cipolla; Parole per ricerca internet: Osmosi; Ulteriori informazioni: https://en.wikipedia.org/wiki/Osmosis
Collegamenti al video tutorial: https://youtu.be/0_FKNC51o9o
Ambiente di apprendimento
Compito 1: il fenomeno dell'osmosi nella buccia delle patate
1. Usando un pennarello, numerate le provette sulla base:
• Riempite la prima provetta approssimativamente a metà
con acqua deionizzata;
• Riempite la seconda provetta approssimativamente a metà
con una soluzione di zucchero al 12% (circa 12 ml per litro
d’acqua);
• Riempire la terza provetta approssimativamente al centro
con una soluzione di zucchero al 34,2% (circa 35 ml per litro
d’acqua);
2. Prendete tre (3) pezzi di patate pulite, a forma di
parallelepipedo rettangolare della stessa lunghezza, e e
ciascuno di circa 1 cm di spessore.
Pulite accuratamente il primo pezzo con carta assorbente,
pesate la sua massa e riportate il suo valore nella tabella di
misurazione (colonna iniziale della massa di patate). Quindi
immergete il pezzo nella soluzione della prima provetta.
Pesate la massa del secondo pezzo, annotate il suo valore nella
tabella di misurazione e immergete il pezzo nella seconda
soluzione in provetta.
Ripetete la stessa procedura per il terzo pezzo.
Lasciate i pezzi nelle provette per 30 minuti.
3. Usando una pinza rimuovete i pezzi di patate dalle provette
e posizionateli in fila sulla carta da cucina. Pulite
accuratamente ogni pezzo con carta assorbente.
4. Pesate ciascun pezzo e compilate i dati nella tabella di
misurazione (colonna finale della massa di patate).
Provetta Concentrazione Massa iniziale Massa finale
di soluzione della patata della patata
zuccherina
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Osmosi (2/3)
Compito 2: osservazione delle cellule vegetali di cipolla in
condizioni normali e in stato di plasmolisi
1. Prendete una sottile pellicola dal bulbo di una cipolla e
tenetela in modo da vederne l'interno. Con il bisturi, tagliate
con cura due piccoli pezzi della pellicola sottile, all'interno della
cipolla, misurando circa 2x2 cm.
2. Usando una pinzetta, rimuovete la pellicola sottile,
assicurandovi di non trascinare il tessuto dalla parte inferiore.
3. Posizionate ciascun pezzo di pellicola sullo stesso vetrino da
microscopio (vicino ai bordi) facendo attenzione a non
piegarlo. Se ciò accade, raddrizzatelo con un ago anatomico.
4. Versate una goccia della soluzione Lugol (colorante) su una
pellicola e lasciatela per 2-3 minuti (1a preparazione)
5. Versate sull'altra pellicola alcune gocce della soluzione salina
(25%) per coprire la stessa e attendete 3-5 minuti. Quindi
aggiungete una goccia della soluzione Lugol (colorante) e
lasciatela per 2-3 minuti (2a preparazione)
6. Coprite accuratamente ogni preparazione con un
coprioggetto in modo da non creare bolle, altrimenti
premetelo leggermente. Pulite il liquido che fuoriesce con
carta da filtro.
Osservate le differenze.
Spiegazione
L'osmosi è il fenomeno del passaggio di più molecole di
solvente, attraverso una membrana semipermeabile, dal
solvente alla soluzione o da una soluzione meno concentrata
(ipotonica) a una soluzione più concentrata (ipertonica).
La membrana semipermeabile consente alle molecole di
solvente di passare attraverso i pori, ma non consente il
passaggio delle molecole o degli ioni del soluto. Le membrane
semipermeabili possono essere naturali (ad esempio
Membrana cellulare) o sintetiche (ad esempio Cellofan).
I pori di queste membrane sono generalmente inferiori a 250
nm. Molte membrane animali naturali, in particolare, possono
essere utilizzate come membrane semipermeabili.
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Osmosi (3/3)
Spiegazione
Importanza dell'osmosi nella vita:
Il fenomeno dell'osmosi svolge un ruolo importante in molti
fenomeni biologici associati alla funzione cellulare. Le cellule
contengono molecole di composti organici (ad esempio Proteine,
sali) sotto forma di soluzione acquosa. Le loro membrane cellulari
sono semi-permeabili e limitano o impediscono totalmente il
passaggio di sostanze di grandi dimensioni.
Pertanto, quando una cellula vegetale viene immersa nell'acqua,
che è considerata una soluzione ipotonica, il suo volume
aumenta a causa dell'ingresso di acqua al suo interno, per via
dell'osmosi. Questo fenomeno di gonfiore delle cellule vegetali si
chiama turgore.
Quando la cellula vegetale si trova in una soluzione ipertonica,
l'acqua emergerà dalla cellula, causando un restringimento
cellulare. Questo fenomeno si chiama plasmolisi.
All’incirca gli stessi fenomeni si verificano nelle cellule animali,
ma sono più intensi. Le cellule animali nelle soluzioni ipertoniche
si riducono, mentre nelle soluzioni ipotoniche le cellule animali si
gonfiano. Se il gonfiore si verifica in larga misura, può infine
causare la distruzione delle cellule animali.
Pertanto, l'iniezione endovenosa di soluzione ipotonica è molto
pericolosa perché può causare gonfiore e rottura dei globuli
rossi. Questo fenomeno si chiama emolisi. Se i globuli rossi
vengono inseriti in una soluzione isotonica di cloruro di sodio
(NaCI) del 9%, mantengono la loro forma e dimensione.
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Ridurre l’attrito (1/1) Durata: 40 minutes; Obiettivi: conoscere l'attrito e come ridurlo; Materie: fisica; Argomenti: attrito, riduzione dell'attrito, fattori di attrito; Target group: student di 12-18 anni; Materials: olio, CD o DVD, palloncini, un tavolo chiaro con una grande superficie, boccagli di bottiglie di plastica e una bottiglia con forte colla; Parole per ricerca internet: fattori di attrito, superfici, movimenti; Ulteriori informazioni: https://en.wikipedia.org/wiki/Fri
ction-factors_of_friction
Collegamento al video tutorial: https://youtu.be/gIDV1shvOGM
Ambiente di apprendimento
Dividete la classe in gruppi di 3-4 ragazzi e fornite loro i
materiali per l'esperimento. Lavorate con loro durante
l'attività.
Innanzitutto, ogni gruppo realizzerà un oggetto con alla base
un CD o un DVD a cui attaccheranno una bocca di bottiglia e
legheranno un palloncino gonfiato.
Quindi lasciate che il palloncino si sgonfi creando uno strato
d'aria tra il CD e la superficie.
Spostate il CD in superficie mentre il palloncino è sgonfio e
vedete cosa succede al CD.
Potete ripetere lo stesso esperimento con olio sulla
superficie.
Chiedete agli studenti di:
• Descrivere cosa è successo allo spostamento dei CD sul
tavolo, mentre i palloncini si gonfiano.
• Descrivere cosa è successo allo spostamento dei CD sul
tavolo, quando la superficie è pulita e cosa è successo
quando la superficie è oliata.
• Cosa pensate dell'attrito in tutti questi casi?
Spiegazione
L'attrito è una forza che resiste al movimento di un corpo
rispetto a un altro quando sono in contatto. È una forza
esercitata sulla superficie tra i due corpi e si esercita per ogni
corpo in contrapposizione al suo movimento.
L'attrito è onnipresente e praticamente non visibile. Grazie a
questa forza possiamo camminare, arrampicarci, correre,
mangiare senza far scivolare cibo, suonare archi, scrivere,
cancellare ecc.
Immaginate un mondo senza attrito in cui non poter fare nulla
perché virtualmente l'attrito è la causa del normale
movimento e dell'equilibrio dei materiali in natura.
Molte volte dobbiamo ridurre l'attrito tra i corpi e questo può
essere ottenuto in molti modi, uno dei quali è spiegato
nell'esperimento che abbiamo realizzato.
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CONCLUSIONI
Questo report è il risultato di un progetto durato due anni, fatto di collaborazioni, scambio di buone
pratiche tra I partner ed esperienze formative in diverse culture con diversi modi di insegnare la scienza.
Concludiamo il nostro report con la speranza che il documento possa contribuire a sostenervi nella
gestione più coinvolgente di attività STEM nella vostra scuola e nel fare in modo che i vostri studenti
mettano veramente le mani nella scienza!
Per ulteriori informazioni e collaborazioni, visita la nostra pagina Facebook
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