Docenti:        Prof.ssa Rosa Ciancio (inglese)

                          Prof. Claudio De Luca (scienze)

Diario di Bordo

Il contesto

L’attività viene svolta nella classe II A – IPSSAR dell’ISIS “Epicarpo Corbino” di Contursi Terme. La classe è composta da 18 alunni, 11 dei quali  femmine e 7 maschi. Di questi ultimi, uno non ha mai frequentato. Ad eccezione di quattro allievi, la gran parte proviene da località più o meno distanti da Contursi. Il livello è medio-basso giacché pochi alunni, più tranquilli, sono disponibili all’apprendimento e partecipano più o meno attivamente alle attività didattiche, gli altri, talvolta più vivaci, sono sovente più interessati a interloquire con i compagni e molto breve è il tempo durante il quale riescono a prestare attenzione o ad impegnarsi in un ragionamento. Per quanto riguarda la conoscenza della lingua Inglese la classe si colloca su un livello piuttosto basso.

Precedenti esperienze significative

La classe non ha avuto significative esperienze in materia di ricerche in campo scientifico né di attività di laboratorio scientifico.

Prerequisiti

Concetto di massa e concetto intuitivo di peso

La scolaresca ha una qualche conoscenza relativa alla forza di gravità giacché l’argomento è stato trattato durante lo scorso anno scolastico.

Prova d’ingresso

Il giorno 3 Marzo è stata somministrata la prova d’ingresso.

L’esame dei risultati del test ha mostrato quanto segue:

tutti i ragazzi sono a conoscenza del fatto che un oggetto di una data forma può galleggiare o affondare in relazione al tipo di materiale che lo costituisce;

Tutti hanno giustamente indicato che, mentre un tappo di sughero galleggia, un cucchiaio d’acciaio affonda, ma i pareri sulla plastilina e sulla candela sono stati discordanti;

nessuno ha azzardato un’ipotesi sulla possibilità di mettere in condizione di galleggiare un pezzo di plastilina;

solo in quattro hanno azzardato una spiegazione sul perché il sughero galleggiasse mentre il cucchiaio no, tra essi tre hanno indicato quale motivo il peso dei materiali.

Soltanto due hanno riconosciuto che una delle frecce rappresentate nella figura relativa all’ultimo quesito rappresentasse il peso dell’oggetto. 

Si evince che sarà necessario dedicare almeno due lezioni teoriche ai concetti di forza, peso specifico e densità, nel prosieguo dello svolgimento dell’unità didattica.

5 marzo

La classe viene condotta in laboratorio per partecipare ad un primo esperimento. Ai ragazzi, divisi in due gruppi, vengono consegnati degli oggetti (5 per ciascun gruppo) e viene chiesto loro di scegliere quali degli oggetti galleggiano e quali affondano in acqua.

La totalità dei ragazzi ha correttamente previsto che il tappo di sughero e la pallina da ping-pong avrebbero galleggiato così come unanimemente hanno ritenuto che il pezzetto di creta sarebbe affondato, mentre per gli altri oggetti i pareri sono stati discordanti.

Alcuni ragazzi sono stati invitati a lasciar cadere in acqua gli oggetti consegnati per verificare

quanto pronosticato.

È stata quindi posta la domanda stimolo:

Quale caratteristica hanno in comune gli oggetti che galleggiano?

La risposta immediata di qualcuno è stata: sono gli oggetti piccoli a galleggiare. Si è tuttavia fatto notare che mentre il pezzetto di creta affondava la macchina fotografica galleggiava. Alcuni ragazzi hanno avanzato l’ipotesi che il fatto potesse essere legato al peso degli oggetti. Si è fatto tuttavia notare che anche in questo caso oggetti leggeri come il pezzetto di creta o il tappo di plastica affondavano mentre oggetti di maggior peso come il barattolo galleggiavano. Dopo un po’ una ragazza ha ipotizzato che fosse l’aria contenuta all’interno a far galleggiare gli oggetti. La risposta era accettabile per alcuni oggetti, anche il tappo di sughero appariva poroso, tuttavia si è fatto osservare che una delle palline in gomma era piena.  Si è quindi chiesto:

Un blocco di sughero di grande volume è in grado di galleggiare?

La risposta è stata affermativa. Una ragazza ha detto che il pezzo di sughero cui si è fatto cenno “sembra pesante ma è leggero”. Evidentemente i ragazzi non conoscono o non rammentano i concetti di densità e di peso specifico. Tali argomenti saranno trattati in una prossima lezione teorica.

Si è quindi posta un’ulteriore domanda stimolo:

Che cos’è che mantiene a galla, sulla superficie dell’acqua, la pallina da ping-pong e il tappo di sughero?

Il fatto di essere vuoti all’interno o di essere costituiti di materiale leggero, sono state nuovamente le risposte dei ragazzi.

I ragazzi, invitati a spingere verso il basso la pallina ed il tappo, hanno affermato che sembrava ci fosse qualcosa che spingeva la pallina verso l’alto. Uno di loro ha detto che è l’acqua a spingere gli oggetti verso l’alto.

Si è chiesto pertanto ai ragazzi di annotare le loro osservazioni per poterle richiamare in un secondo momento.

Foto 2: bottiglie di Coca-Cola (ferma) e Coca-Cola light (fluttuante).

8 marzo

I ragazzi sono stati condotti nel laboratorio di scienze per eseguire l’esperimento con le bottiglie di Coca-Cola, proposto nel libro TSiE. Questa volta, oltre al docente di scienze era presente anche la docente di lingua Inglese che ha introdotto l’esperimento narrando in inglese il racconto suggerito sul TSiE, ma traducendone ciascun periodo, considerata la ridotta dimestichezza della scolaresca con la lingua inglese.

Si è quindi posta la domanda ai ragazzi:

Considered that light means “leggero”, what can the girl do to choose the bottle of Coca-Cola light?

Dopo un po’ di tempo alcuni ragazzi hanno individuato nella vasca, utilizzata la volta precedente, lo strumento che avrebbe potuto permettere il riconoscimento.

Si è proceduto pertanto ad allestire l’esperimento. La docente di lingua straniera ha guidato i ragazzi invitandoli a riempire la vasca e ad inserirvi le bottiglie.

Quando si è versata nella vasca l’ultima quantità di acqua portando il livello di acqua nella vasca all’altezza della Coca-Cola nelle bottiglie non pochi studenti hanno mostrato una certa emozione

Si è quindi posta la domanda:

What makes the bottle of Coca-Cola light float?

La risposta immediata è che la Coca-Cola light è più leggera. Due dei ragazzi dicono che l’acqua ha fatto sollevare la Coca-Cola light.

Si chiede nuovamente ai ragazzi di annotare le riflessioni.

10 marzo

Viene tenuta una lezione teorica sul concetto di forza, con particolare riferimento alla forza peso, e sui vettori. La lezione inizia richiamandosi a quanto osservato da uno degli studenti circa la spinta esercitata dall’acqua e lo “sforzo” che occorre compiere per trattenere un pallone da calcio in immersione. I ragazzi riescono a partecipare con soddisfacente attenzione. 

14 marzo

Lezione teorica su densità e peso specifico dei corpi. Si parte dalla definizione, data dalla ragazza, di materiale “che sembra pesante ma è leggero” e si individuano le differenze tra sughero e creta, oltre che tra acqua, coca cola e coca cola light. Anche in questo caso la lezione riesce catturare l’attenzione degli studenti.

Figura 3: cubi utilizzati nel terzo esperimento

28 marzo

La scolaresca è stata nuovamente condotta in laboratorio per eseguire altri esperimenti, questa volta utilizzando un dinamometro. Sono stati mostrati due cubetti (figura 3) aventi entrambi un volume di 8 cm3 ed è stato chiesto di osservare eventuali differenze, alcuni allievi hanno osservato un colore leggermente diverso ed un differente peso. Si è quindi detto loro che effettivamente i cubetti erano costituiti da due metalli differenti, essendo uno di alluminio e l’altro di acciaio. Si è segnalata loro la possibilità di utilizzare il dinamometro per pesare i due cubetti metallici e si è quindi proposto di sospenderli, uno alla volta, al dinamometro. Si è chiesto quindi di annotare i pesi misurati. A questo punto si è chiesto genericamente:

Cosa potrebbe accadere se la misura fosse effettuata immergendo ciascun cubo in acqua?

I ragazzi non sembrano comprendere la domanda che viene riformulata:

Il peso indicato dal dinamometro sarà lo stesso se la misura verrà effettuata immergendo ciascun cubo in acqua?

Dopo qualche esitazione un ragazzo intuisce che il peso osservato sarà minore.

Si è quindi chiesto:

La variazione di peso sarà la stessa per i due cubi o varierà al variare del materiale di cui è fatto il cubo?

I pareri sono discordanti.

Si chiede allora di provare a pesarli in acqua sospendendoli con del nastro adesivo al dinamometro. L’immersione viene fatta in un cilindro dotato di tubicino di scarico in modo da poter misurare la quantità di acqua spostata dal cubo immerso. Vengono fatti annotare i pesi indicati dallo strumento e vengono fatte calcolare le variazioni di peso. Vengono inoltre fatti misurare peso e volume dell’acqua che fuoriesce dal cilindro dopo ogni immersione.

Domanda:

Come sono tra loro le variazioni di peso riscontrate per ciascun cubo durante l’immersione?

I ragazzi costatano che la variazione di peso è la stessa.

Domanda:

Come sono tra loro i volumi di acqua fuoriusciti dal cilindro dopo l’immersione di ciascuno dei cubi?

Naturalmente i ragazzi affermano che sono sostanzialmente uguali e pari a circa 8 cm³.

Domanda:

Come sono tra loro i pesi di questi ultimi volumi?

I ragazzi chiaramente riconoscono che sono uguali

Si chiede allora:

La variazione del peso misurata per ciascun cubo è diversa dal peso dell’acqua che il cubo ha fatto fuoriuscire dal cilindro?

I ragazzi affermano di no: la variazione di peso di un cubo immerso è uguale al peso dell’acqua spostata dal cubo. Gli studenti hanno in sostanza formulato l’enunciato del principio di Archimede e ricevono pertanto le congratulazioni del docente.

2 aprile

Viene effettuata la prova di valutazione finale in lingua inglese.

Gli studenti rispondono correttamente a quasi tutte le domande. Qualcuno tuttavia lega la spinta di Archimede alla massa del fluido spostato anziché al peso, non pochi ragazzi hanno difficoltà a riconoscere che un’immersione parziale di un oggetto ne farà comunque ridurre il peso. Ad ogni modo quasi tutti hanno conseguito un punteggio z ≥ 5/7.

5 aprile

gli elaborati vengono esaminati criticamente con la scolaresca e vengono chiariti i punti che sembrano fonte di dubbio per alcuni studenti. La lezione viene anche utilizzata per fornire la spiegazione teorica del principio di Archimede indicando che la spinta è legata alla differenza tra la pressione esercitata dal fluido alla base ed alla sommità dell’oggetto immerso.

Conclusioni

Il progetto ci ha fornito un forte stimolo ad operare in modo nuovo, ponendo un’enfasi particolare sull’attività di laboratorio che nella norma viene trascurata o male utilizzata, giacché effettuata solo dopo avere già trattato teoricamente alcuni argomenti. Il metodo utilizzato in questo caso ha invece fatto sì che gli studenti, stimolati e incalzati dalle domande poste, ed emotivamente coinvolti dall’attività in laboratorio, riuscissero ad apprendere un importante principio fisico. L’insieme delle attività ha anche fornito l’occasione per utilizzare la lingua inglese ed apprendere termini di microlingua, fondamentali per le scienze, ma che non trovano utilizzo nel loro normale corso di studio.