Argomenti del Corso di Formazione Prof.Giuseppe Valitutti Università di Urbino

1. Argomenti del Corso di FormazioneProf.Giuseppe Valitutti Università di Urbino • 1. Cambiamenti fisici e chimici • 2. Struttura e proprietà della materia • 3. Trasformazioni dell'energia • 4. Ecosistemi / uomo ambiente • 5. Biologia umana • 6. Forze e movimento • Migliorare le abilità o le capacità per chiarire le idee • Migliorare le abilità per valutare la ragionevolezza di un’idea • Rafforzare le abilità per produrre le idee .

2. Introduzione al corretto linguaggio scientifico • Oggetto • Proprietà • Organismo (vivente e non vivente) • Materiale • Interazione • Sistema

3. Modalità di Valutazione • Costruzione di Mappe concettuali sugli argomenti centrali • Costruzione di Learning Object con relativa scheda • Risoluzione di Problem solving e Studi di Caso • Risoluzione di quesiti strutturati come quelli del PISA

4. Progetto PISA(Program for Intenational Student Assessment) 1. La competenza scientifica si conquista attraverso i seguenti 3 processi mentali: • Processo 1 Descrivere, spiegare e prevedere fenomeni scientifici • Processo 2 Comprendere un’indagine di tipo scientifico • Processo 3 Interpretare dati e conclusioni scientifiche 2. Attraverso il primo processo gli studenti sanno descrivere e spiegare i fenomeni scientifici utilizzando i concetti appresi. 3. Il secondo processo comprende le capacità di identificare i dati necessari in una data indagine: elementi da confrontare, variabili da controllare o modificare, ulteriori informazioni da acquisire. 4. Il terzo processo riguarda la necessità di scegliere, tra diverse alternative, la conclusione più coerente con i dati disponibili e riflettere sulle implicazioni sociali della stessa. 5. Partendo dai curricula nazionali si utilizzano i concetti appresi per risolvere problemi legati al mondo reale.

5. Progetto PISA 6. I campi di applicazione sono stati 3. • Scienze della vita e della salute: a. salute, malattie, alimentazione; b. mantenimento ed uso sostenibile delle specie; c. interdipendenza dei sistemi fisici e biologici. • Scienze della terra e ambiente: a. inquinamento; b. produzione e degradazione del suolo; c. meteorologia e clima. • Scienze e tecnologia; a. biotecnologia; b. utilizzo dei materiali e smaltimento dei rifiuti; c. utilizzo dell’energia; d. trasporti. 7. Le prove riguardano situazioni generali, esterne alla scuola, in cui i concetti scientifici possono essere applicati. 8. I quesiti si propongono di verificare se l’apprendimento sia andato oltre l’acquisizione di fatti isolati e se esso promuova lo sviluppo di una competenza scientifica.

6. Quali obiettivi vuoleraggiungereil problem-solving ? Migliorare la capacità a risolvere problemi reali. Favorire i processi cognitivi, come la lettura con comprensione del problema, la riflessione su come risolvere il problema. Potenziare le capacità di prendere decisioni, di analizzare e progettare sistemi, di individuare le cose che non vanno. Arricchire le competenze interdisciplinari e di comunicazione Migliorare la lettura con comprensione. Perfezionare le capacità di ragio- namento: analitico, quantitativo, analogico, combinatorio. Consolidare le capacità di creare tabelle, grafici e di raccogliere dati.

7. Come si costruiscono le abilità mentali o capacità • Le abilità mentali, cioè le capacità si collocano in tre categorie: • abilità o capacità per chiarire le idee, abilità per valutare la ragionevolezza di un’idea, abilità per produrre idee . • Le abilità per chiarire un’idea (1classificare, 2 comparare, 3 scoprire le premesse o le regole, 4 descrivere le parti di un sistema), hanno il pregio di esaltare la nostra comprensione e l’utilizzo corretto delle informazioni. Tali abilità si fondano sull’analisi delle idee e degli argomenti. Ecco alcuni esempi significativi per acquisire le relative abilità:

8. 1. ClassificareCome posso classificare tali oggetti ? Quali caratteristiche considero ? Per quale scopo classifico ? • Classifica gli oggetti raccolti durante la passeggiata in viventi e non-viventi. • Classifica le piante sulla base del loro impiego (come cibo, come materiali, come produttori di ossigeno,...), per comprendere il loro contributo al mantenimento della vita sulla terra. • Classifica gli oggetti sulla base delle caratteristiche prescelte: galleggiano – affondano, leggeri – pesanti, viventi – non viventi, ... • Classifica gli animali sulla base della loro alimentazione (carnivori, erbivori, onnivori), per comprendere il loro ruolo nella catena alimentare. • Classifica gli oggetti che riflettono o assorbono la luce, per chiarirne le proprietà. • Classifica la frutta e i vegetali sulla base del loro utilizzo nell’alimentazione umana. • Classifica gli organismi sulla base del loro meccanismo di riproduzione. • Classifica gli esempi seguenti come cambiamento di stato (fusione, evaporazione, condensazione, . .): spremere un’arancia, mangiare un frutto, odorare un profumo, . .

9. Classifica le seguenti piante sulla base del loro sistema di difesa: cactus, rosa, anemone, . . • Classifica i seguenti organismi: batteri, muffe, lieviti, abete, ciliegio, insetti, ragni,... • Classifica le seguenti trasformazioni fisiche e chimiche, per descrivere i principi del loro cambiamento: spaccare una roccia, tagliare una mela, sciogliere in acqua l’Alka Seltzer, far arrugginire il ferro, digerire, ... • Classifica gli animali sulla base del tipo di ecosistema in cui vivono. Perché ritieni utile tale classificazione ? • Ordina in sequenza e spiega il processo di formazione delle piogge acide. • Ordina in sequenza 4 sorgenti di inquinamento. • Seleziona un esperimento che consenta di variare la sequenza esecutiva. • Ordina in sequenza la densità dei minerali (o dei metalli), descrivi le proprietà e identificali. • Identifica la sequenza delle variazioni di energia durante la caduta degli oggetti. • Descrivi la sequenza delle operazioni di utilizzo della energia elettrica. • Descrivi la sequenza di funzionamento di un motore. • Utilizza il ciclo del diossido di carbonio e dell’ossigeno, per descrivere l’interdipendenza di piante e animali. • Descrivi le proprietà dei differenti stadi di sviluppo di una piantina. • Descrivi la sequenza di una erosione.

10. 2. Comparare e correlarePerché sono simili ? Perché sono differenti ? • Confronta e compara le caratteristiche delle piante e degli animali, per determinare le condizioni necessarie alla vita. • Compara la produzione di materiale commestibile nelle foglie esposte al sole con le foglie tenute all’oscuro. • Confronta la sfera con la ruota, per chiarirne l’uso, le proprietà e i movimenti. • Confronta e compara l’idea di energia con quella di carburante, per chiarire che l’energia non è una sostanza, che può essere usata come tale. • Confronta l’argilla con la sabbia, per decidere quale materiale è più adatto a riempire i sacchetti che ti proteggono dal vento. • Confronta e compara le conifere con le piante da fiori, per chiarire i sistemi di riproduzione delle piante.

11. Compara la forza col moto, per comprendere le ragioni del movimento. • Confronta e compara i tipi di rocce (durezza, formazione, localizzazione,...), per individuare le caratteristiche necessarie alla loro identificazione. • Confronta e compara le caratteristiche di solidi, liquidi e gas, per comprendere il loro comportamento. • Compara la corrente elettrica domestica con le batterie, per chiarire i tipi di corrente e il loro uso. • Confronta e compara le diverse strategie per risolvere un problema.

12. 3. Scoprire le premesse, le ipotesi, le regoleQuali regole ti hanno portato a questa conclusione ? Le premesse sono ben fondate ? • Dopo aver sperimentato quali oggetti affondano e quali galleggiano, trova le regole che spiegano il fenomeno. • Le foglie ingiallite di una pianta possono dipendere dal fabbisogno di acqua della pianta. Come puoi verificare tale ipotesi ? • Le anatre sanno quando devono emigrare. Quale ipotesi consente di spiegare questo comportamento ?

13. 4. Descrivere le parti di un sistemaQuali sono le parti componenti un sistema o una frase ? Qual è la funzione di ciascuna parte ? • Descrivi le parti componenti di un uovo per comprendere lo sviluppo dell’animale. • Descrivi le parti componenti del sistema solare e spiega il funzionamento. • Descrivi le parti di uno stagno che forniscono l’habitat per varie piante e animali.

14. Come si costruiscono le abilità mentali o capacità • La seconda categoria si occupa delle abilità necessarie a valutare la ragionevolezza di un’idea (5trovare le ragioni o le conclusioni, 6 ragionare per analogie, 7 ragionare in maniera condizionale ‘’se...allora ’’, 8 generalizzare). Esse comportano lo sviluppo del pensiero critico.

15. 5. Trovare le ragioni o le conclusioniQuali sono le ragioni dell’autore che ti hanno convinto ? Come spieghi le evidenze ? • Quali sono le ragioni per proteggere le specie in estinzione ? • Se e quando la pesca avrà distrutto tutte le aringhe, cosa accadrà agli uccelli marini ? • Trova le ragioni dell’utilizzo degli insetti della frutta, per studiare la genetica. • Trova le ragioni del perché i diabetici fanno ridotto uso di zuccheri.

16. 6. Ragionare per analogiaPerché è simile all’oggetto studiato ? Il modello come può aiutarti a comprendere ? • Quali ingredienti potrebbero creare lo stesso effetto del lievito ? • La respirazione può essere paragonata alla combustione. E’ una buona analogia ? • Usa le informazioni sul funzionamento cellulare per spiegare il comportamento del corpo. • Usa l’analogia del bicarbonato di sodio e dell’acidità di stomaco e valuta la sua trasferibilità nella lotta alle piogge acide. • L’elettricità che fluisce nei circuiti è analoga al flusso d’acqua nelle condutture ?

17. 7. Ragionamento condizionale e deduzioneChe cosa potrebbe essere accaduto ? Quale evidenza ti conferma che la previsione era corretta ? • E’ noto che lo sviluppo delle piante migliora coi fertilizzanti. Quali informazioni servono per velocizzare la crescita ? • Perché durante una nevicata si ha un leggero innalzamento della temperatura ? • ‘’Se piove . . . .allora vuol dire che . . .’’. • 8. GeneralizzareQuale generalizzazione si può fare ? La stessa strategia può aiutarti a risolvere un altro problema ? • Perché tutti i pianeti ruotano intorno al proprio asse ? • I pesci producono migliaia di uova, i mammiferi uno solo. Quale generalizzazione puoi fare ?

18. Valutazione Quesito1 Carlo Collodi – Pinocchio ‘’- Eccoci giunti – disse la Volpe al burattino. Ora chinati giù a terra, scava con le mani una piccola buca nel campo e mettici dentro le monete d’oro. Pinocchio ubbidì. Scavò la buca, ci pose le quattro monete d’oro che gli erano rimaste: e dopo ricoprì la buca con un po’ di terra. Ora poi – disse la Volpe – vai alla gora qui vicino, prendi una secchia d’acqua e annaffia il terreno dove hai seminato. . . C’è altro da fare ? Nient’altro – rispose la Volpe. – Ora possiamo andar via. Tu poi ritorna qui fra una ventina di minuti e troverai l’arboscello già spuntato dal suolo e coi rami tutti carichi di monete ‘’.

19. Valutazione • Come andò a finire la storia ? Quante monete raccolse Pinocchio ? • Trova le proprietà caratteristiche di un organismo vivente. A. Si nutre Si/No B. Si riproduce Si/No C. Respira Si/No D. Reagisce agli stimoli esterni Si/No E. Scambia sostanze con l’ambiente Si/No F. Assorbe solo energia Si/No

20. Valutazione 3. Le piante ricavano gran parte dei materiali e dell’energia necessari alle loro funzioni: A. dal suolo B. dal sole e dall’aria C. dai carboidrati accumulati D. dalle quattro precedenti sorgenti. 4. Quali molecole forniscono il maggior contenuto energetico nelle diete ? A. amido B. glucosio C. grassi D. proteine 5. Quali organismi oggi viventi sono simili alle prime forme di vita comparse sulla terra ? A. alghe B. alberi C. mammiferi D. dinosauri

21. Valutazione Quesito 2 da Oliver Sachs – Zio Tungsteno ‘’Quando riempivo un palloncino di anidride carbonica, esso precipitava pesantemente sul pavimento, e ci rimaneva: mi chiedevo che sarebbe successo a riempire un pallone con un gas davvero denso, per esempio lo xeno (quattro volte e mezzo più denso dell’aria). Quando ne accennai a zio Tungsteno, egli mi parlò di un composto del tungsteno – l’esafluoruro, per la precisione – 10,3 volte più denso dell’aria, cioè il vapore più pesante conosciuto ‘’.

22. Valutazione Io avevo delle fantasie, immaginavo che si potesse scoprire o produrre un gas denso come l’acqua e poi farci il bagno e galleggiarci sopra, come si galleggia nell’acqua. C’era qualcosa nell’idea di galleggiamento – nel galleggiare e nell’affondare – che continuava a sconcertarmi e a eccitarmi ‘’.

23. Valutazione • Perché lo xeno è molto più denso del leggerissimo elio, un altro gas nobile ? • Conoscendo la densità dell’elio (0,1785 g/L) e il suo peso atomico (4,00) e la densità dello xeno (5,8971 g/L), calcola il peso atomico dello xeno. • L’esafluoruro di tungsteno è circa 10,3 volte più denso dell’aria perché: A. le sue molecole sono 10 volte più pesanti del peso molecolare medio dell’aria B. sono molecole di un composto metallico C. il composto metallico occupa un volume minore dell’aria D. il composto del tungsteno occupa un volume maggiore

24. 4. Quale gas contiene più molecole in condizioni identiche di temperatura e pressione ? A. 1 L di fluoro B. 1 L di idrogeno C. 1 L di esafluoruro di tungsteno D. sono uguali in A. B. C. 5. Quale campione di gas contiene il maggior numero di molecole ? A. 2 g di fluoro B. 2 g di azoto C. 2 g di idrogeno D. sono uguali in A. B. C. 6. Quale gas ha maggiore densità ? A. azoto B. fluoro C. idrogeno D. ossigeno. 7. La densità dell’aria è circa 1,2 g/L a temperatura ambiente. Qual è la densità dell’esafluoruro di W ? 8. Un palloncino pieno di gas WF6 in acqua: A. galleggia B. affonda C. non galleggia e non affonda D. affonda a 10°C.

25. Quanti Popcorn ? • Stima - insieme al tuo gruppo - il numero di popcorn del contenitore. Puoi usare qualsiasi strumento disponibile (per esempio una bilancia). La sola cosa che non puoi fare è contare i popcorn del contenitore. Spiega come hai trovato la risposta e perché pensi che sia una buona stima.