Approccio all’energia dalla scuola di base alla secondaria

1. Approccio all’energia dalla scuola di base alla secondaria Rapporto apprendimento / insegnamento Gli obiettivi La metodologia Esempi Giuseppina Rinaudo, Dipartimento di Fisica Sperimentale, Università di Torino e-mail: rinaudo@ph.unito.it - http://www.iapht.unito.it/giocattoli - genn. 2003

2. rapporto apprendimento / insegnamento • Ciò che interessa all’allievo: • capirecome funzionano le cose • spiegare perché funzionano in un certo modo • mettere in relazione le diverse conoscenze • . • Ciò che interessa al docente: • formare • addestrare • informare • .

3. è possibile conciliare gli interessi dell’allievo • ..….. con quelli del docente? • . • Che cosa dicono i modelli di sviluppo dell’intelligenza: • le quattro “fasi” del modello di Guilford • conoscenza e memoria • pensiero “divergente” • pensiero “convergente” • pensiero “critico” un esempio: “la fionda”

4. conoscenza e memoria • pensiero divergente • osservare, scoprire, indagare • formulare “ipotesi” • sulla base della propria conoscenza e memoria dall’oggetto al concetto • pensiero convergente • pensiero critico • dare “forma” alle idee: identificare e separare variabili, misurare, correlare, analizzare • confrontare con le proprie conoscenze la fionda

5. logico - espressivi • contenuti disciplinari: •  pochi e specifici • capacità di formulare ipotesi, esprimerle, padroneggiare il linguaggio Gli obiettivi • operativi • fare, manipolare, predisporre, misurare, ecc. • comportamentali • lavorare in gruppo, eventualmente con ruolo di leader • rispettare le consegne • condividere e confrontare i risultati • accettare le “regole del gioco” e capirne l’importanza

6. dall’oggetto concreto al concetto astratto • “vedere con gli occhi” per “vedere con la mente” • dare una veste formale ai concetti • attraverso il linguaggio, il disegno, i numeri, i grafici, le “formule”, ecc. La metodologia l’associazione oggetto-concetto favorisce l’apprendimento

7. Diversi livelli di astrazione per arrivare al “concetto” relativo a una grandezza fisica: • livello base: la grandezza fisica descrive una proprietà di oggetti o fenomeni direttamente accessibile attraverso i sensi (es. il volume ==> esistono oggetti “piccoli” e oggetti “grossi”, dal confronto fra queste caratteristiche si arriva al concetto astratto di volume)

8. primo livello: la grandezza fisica descrive una proprietà indirettamente accessibile attraverso gli effetti ad essa associati (es. la forza ==> mette in moto, deforma, permette di tirare, ecc.) • livelli superiori: la correlazione fra la grandezza fisica e oggetti o fenomeni osservabili o intuibili è ancora più indiretta … l’energia appartiene a quest’ultimo livello!

9. … il concetto di forza • La legge di Newton esprime formalmente un concetto di cui si ha indipendentemente una percezione “diretta”. • Altre caratteristiche che rendono la forza una grandezza fisica utile ed economica: • è l’espressione dell’interazione fra due corpi • per interagire occorre essere in due: chi “applica” la forza e chi la “subisce” (il “nome delle forze”) • la forza si applica in una ben determinata direzione • a ogni forza applicata corrisponde una reazione uguale e contraria (terza legge della dinamica) • la forza si trasmette dentro un solido

10. Fdito-elastico Fbastoncino-elastico Felastico-dito Fbastoncino-mano Fmano-bastoncino … dall’oggetto al concetto • formalizzare in modo iconico • l’interazione fra due corpi • chi “applica” la forza e chi la “subisce” • il “nome delle forze” • la direzione • azione e reazione • la forza che si trasmette

11. … ma non è solo questione di forza il risultato che si vuole ottenere non dipende solo dalla forza che si esercita ma anche dall’allungamento dell’elastico .. .. e allora si “inventa” il concetto di .. prima dopo forza energia

12. Il concetto di energia L’energia è una grandezza fisica “costruita” teoricamente perché utile ed economica • Le caratteristiche che rendono l’energia un concetto utile ed economico: • ha forme diverse • si può trasformare da una forma all’altra • può essere trasferita da un oggetto all’altro • può essere immagazzinata • passando e trasformandosi l’energia fa cose utili • si conserva • si degrada

13. l’antico trinomio: temperatura,calore,energia • la temperatura: è una proprietà degli oggetti • il calore: è la “spia” dell’energia in transito • ma di quale tipo di energia? • una energia atipica: l’energia radiante

14. esempi dalla meccanica la giostra a gravità: • trasformare • trasferire • immagazzinare

15. esempi dalla meccanica la catapulta: • trasformare • trasferire • immagazzinare

16. esempi dalla meccanica il bottone sempre in moto: • trasformare • trasferire • immagazzinare

17. esempi dalla meccanica il barattolo che torna indietro: • trasformare • trasferire • immagazzinare

18. esempi dalla meccanica il razzo sulla bottiglia: • trasformare • trasferire

19. esempi dalla meccanica dei fluidi i vasi comunicanti: • trasformare • trasferire • immagazzinare

20. esempi su temperatura e calore la giostra con le candele: • trasformare • trasferire • immagazzinare

21. esempi dalla meccanica la motocicletta: • trasformare • trasferire • immagazzinare

22. esempi su temperatura e calore scaldare la sabbia: • trasformare • trasferire

23. esempi dalla meccanica la giostra a gravità: • trasformare • trasferire • immagazzinare

24. esempi dalla meccanica la giostra a gravità: • trasformare • trasferire • immagazzinare