Le Soluzioni 2003-04 Classe Prima Scuola Secondaria 1 Grado

ISTITUTO COMPRENSIVO DI BARBERINO DI MUGELLO Scuola Secondaria di primo grado classi IA e IC a.s.2003-04 Insegnante: Enrico Masi

Le soluzioni Verso il modello delle particelle

PREFAZIONE Alcune note sul metodo usato • • • •

• • • •

Non si deve dare definizioni e ricette preconfezionate ma fare arrivare i ragazzi a formulare definizioni e a capire concetti attraverso alcuni strumenti: L’osservazione di fenomeni semplici che i ragazzi possono osservare, descrivere e capire, raramente dare come consegna l’osservazione libera, ma indirizzarli da subito su alcuni aspetti del fenomeno osservato Formulazioni di domande precise e circostanziate sui fenomeni osservati, a cui i ragazzi devono dare risposta per iscritto sui loro quaderni (risposta individuale), in modo da guidare gli alunni nella direzione in cui l’insegnante vuole arrivare Lettura di tutte, o quasi, le risposte individuali, che poi vengono trascritte sul quaderno dai ragazzi e sulla lavagna dall’insegnante, in modo che tutti partecipino attivamente alla costruzione generale del sapere della classe e che alcuni ragazzi non si adeguino alle risposte di altri. Discussione sulle diverse risposte ed eventuale formulazione di una risposta collettiva (somma di tutte le risposte individuali, anche in contrasto fra loro) Discussione in classe su come poter verificare l’esattezza delle risposte date Verifica diretta in laboratorio Costruzione di definizioni che solo a questo punto l’insegnante può dettare con il linguaggio appropriato

INDICE • • • •

Sale, zucchero e polvere di marmo Altre sostanze in acqua Verso il concetto di soluzione Verso il modello delle particelle

Sale, zucchero e polvere di marmo

OSSERVIAMO LE POLVERI

per iniziare, vengono presentate le tre polveri, e la consegna è: osservazione libera, mettendo in evidenza differenze e somiglianze ( i ragazzi possano lavorare individualmente, a coppie o a piccoli gruppi, ma tutti devono sperimentare tutte le sostanze)

METTIAMO LE POLVERI IN ACQUA

I ragazzi ora mettono le polveri, una per volta, in acqua, osservano e descrivono cosa succede appena la polvere è messa in acqua e dopo avere girato la soluzione

METTIAMO I RISULTATI IN TABELLA

La consegna è: mettere i risultati delle osservazioni fatte, cioè come le polveri si comportano in acqua dopo avere girato la soluzione, in una tabella a doppia entrata, senza dire altro. Qui ci sono 3 esempi, ma potevo metterne molti altri

TABELLA CONCLUSIVA Ancora viene usato un linguaggio comune che però rende l’idea di quello che si vede

Dopo lettura delle varie tabelle e discussione, viene prodotta una tabella finale, qui l’insegnante ovviamente da delle linee guida su come realizzarla mettendo i comportamenti che saranno utili per arrivare al concetto di soluzione

Altre sostanze in acqua

FARINA E SOLFATO DI RAME A questo punto si sperimentano altre sostanze, polveri che si sciolgono e polveri che non si sciolgono in acqua (alcune precipitano altre galleggiano), sostanze che danno soluzioni colorate e altre che danno soluzioni incolori, liquidi che si sciolgono e altri che non si sciolgono

Consegna ( i ragazzi possano lavorare individualmente, a coppie o a piccoli gruppi, ma tutti devono sperimentare tutte le sostanze)

Descrizione delle osservazioni individuali

BICARBONATO DI SODIO, ZOLFO E SEGATURA

SABBIA, MIELE, SCIROPPO DI MENTA, ALCOL E OLIO

TABELLA INDIVIDUALE 1

Consegna individuale: creare una tabella con tutte le sostanze sperimentate.

La tabella può essere considerata anche una verifica su le osservazioni fatte e su come l’alunno sa trattare i risultati ottenuti

TABELLA INDIVIDUALE 2

correzioni Le tabelle vengono poi corrette collettivamente in classe

TABELLA CONCLUSIVA

Viene elaborata la tabella finale con il contributo di tutti

La tabella può poi essere fatta al computer da alcuni ragazzi e consegnata a tutti

Verso il concetto di soluzione

RAGGRUPPAMENTI 1

Consegna individuale: raggruppare le sostanze che mostrano comportamenti simili quando sono messe in acqua e dopo avere mescolato la soluzione, una sostanza può stare solo in un solo raggruppamento

Anche questa attività può essere utilizzata come verifica

RAGGRUPPAMENTI 2

RAGGRUPPAMENTI 3 Molti ragazzi separano le sostanze solubili da quelle non solubili I 2 colori individuano soluzioni incolori da soluzioni colorate

QUALI SONO LE SOSTANZE CHE SI SCIOLGONO?

A questo punto si chiede quale gruppo rappresenta le sostanze solubili in acqua, la maggior parte dei ragazzi costruisce da sé la definizione operativa di soluzione: liquido trasparente (colorato o no) e la sostanza non si vede più (sparisce)

LA SOSTANZA SPARISCE DAVVERO?

Consegna individuale

Risposta individuale

Ipotesi collettive

VERIFICA SE LA SOSTANZA è SPARITA Ipotesi collettive

Ne abbiamo verificate sperimentalmente 3, anche se l’unica importante è quella per evaporazione Per la filtrazione è opportuno utilizzare la soluzione di solfato di rame perché, essendo colorata, si vede bene che non è possibile separare le 2 sostanze Se c’è la strumentazione adatta si può fare la distillazione frazionata con acqua e alcol (se i ragazzi conoscono il significato di punto di ebollizione)

SEPARAZIONE PER EVAPORAZIONE

Per evaporazione si ottiene sale e solfato di rame, mentre lo zucchero si trasforma in caramello, se occorre si mostra che anche lo zucchero in polvere riscaldato si trasforma in caramello, ma molti lo sanno di già

DEFINIZIONI

A questo punto l’insegnante può dettare le definizioni con il linguaggio specifico

Il percorso può essere ampliato con osservazioni su saturazione e temperatura, la cristallizzazione da soluzioni sature, osservazioni su altri solventi quali benzina, alcol ecc.

Verso il modello delle particelle

Una piccola introduzione

A questo punto il percorso sulle soluzione si può considerare concluso, ma se vogliamo iniziare (e sottolineo iniziare) a capire cosa in realtà succede quando una sostanza si scioglie in acqua, occorre introdurre il modello delle particelle e, per ovvie ragioni, il metodo costruttivista non può accompagnarci su questa strada. Trovo lo stesso importante però introdurre questi temi in prima media per alcuni motivi • molti ragazzi ne hanno già sentito parlare e hanno dalle idee sbagliate al riguardo  I libri di testo di scienze trattano tutti gli argomenti alla luce del modello molecolare  è un modo per potere parlare di modelli scientifici  non è possibile affrontare molti argomenti scientifici ad esempio di biologia, senza sapere pensare in termini di particelle. Certo non pretendo che i ragazzi comprendano cosa sia una particella e che capiscano il modello molecolare (obiettivi della scuola superiore, o meglio dell’università), ma spero che inizino a pensare al fatto che la materia è costituita da particelle, e che molti fenomeni macroscopici osservabili possono essere spiegati facilmente pensando alle particelle. Per quanto riguarda il metodo, si parte sempre dalle osservazioni sperimentali, ma qui prende maggior campo la discussione collettiva in classe unita a piccoli interventi frontali da parte dell’insegnante. Gli argomenti diventano più confusi e concatenati e pretendono un certo livello di capacità di astrazione, non tutti gli alunni riescono quindi a seguire completamente il filo logico dei discorsi, ma molti ragazzi hanno risposto positivamente, intervenendo con domande, pensieri, ragionamenti, ipotesi ed osservazioni pertinenti a dimostrare l’interesse e la capacità di potere affrontare questi temi Questo capitolo va considerato come una “sperimentazione didattica” che può e deve essere molto migliorata

UN CRISTALLO DI SALE IN ACQUA

Si parte dall’osservazione di un cristallo di sale grosso in acqua, in molte descrizioni, senza averle mai nominate prima, viene fuori la parola o il concetto di particella in maniera abbastanza appropriata

EFFETTO DEL CALORE 1

Molti ragazzi sanno già che in acqua calda si scioglie più velocemente sale o zucchero, ma lo verifichiamo in laboratorio

EFFETTO DEL CALORE 2 Con il colorante liquido si vede che il calore produce dei movimenti all’interno del liquido, i ragazzi vanno un pò guidati in questa osservazione

Calore e movimento Un ulteriore prova che esiste una relazione fra calore e movimento

conclusioni Conclusione derivata da discussione in classe

Le altre conclusioni o ipotesi derivano da riflessioni individuali (alcune in fatti sono sbagliate)

Verso il modello delle particelle Definizioni dettate dall’insegnante

L’osservazione al microscopio da dissezione della copertina di un libro serve a far vedere come una cosa che appare continua può in realtà essere costituita da unità discrete, si può fare riferimento anche ai pixel dello schermo del computer, o al funzionamento della stampante

Ripensando la materia alla luce del modello delle particelle Dopo avere introdotto, con una lezione frontale cosa si intende per modello scientifico, ho posto la domanda (indicata dalla freccia) alla quale andava risposto individualmente Sono stati individuati 2 fenomeni da alcuni ragazzi: • la solubilizzazione del solfato di rame, che ricorda l’osservazione al microscopio della copertina del libro •La comprimibilità dei gas (notere che il numero di particelle rimane costante al variare del volume) A questo punto usando il modello delle particelle ho spiegato le caratteristiche di solidi, liquidi e gas.

Solo ora è possibile leggere e studiare il libro di testo. E quasi nessuno ha avuto difficoltà nella comprensione degli argomenti studiati.