Scienze e Viaggi

Contenuti scientifici e storici

Materiali e situazioni presentati

1. Percezione di spazio, tempo, velocità.

Test di Piaget (16). Questo task di Piaget può essere presentato anche a ragazzi della scuola media, nella sua sostanza, con un certo grado di simbolizzazione.

Situazione 1:

                          .A                                          .B

         .A*                                                                 .B*

Due oggetti partono da A e A* nello stesso momento e raggiungono B e B* nello stesso istante (nell'esperienza di Piaget i due veicoli entrano in un tunnel e quindi il bambino non può percepire la differente velocità). Viene chiesto al bambino di dire come si comportano i veicoli.

Situazione 2:

               .A                                                .B

  .A*                                                            .B*

Le condizioni sono le stesse di prima ma l'allineamento produce nei bambini di 5/6 anni l'effetto di non cogliere il sorpasso di A*su A e quindi di non cogliere la maggiore velocità di A*.
Questo task può essere utilizzato come stimolo per una discussione sui problemi della percezione dello spazio, della velocità e quindi del tempo e per delineare le conoscenze spontanee dei ragazzi su problemi di questo tipo ampiamente presenti nell'esperienza quotidiana.

2. Ricerca di una definizione di spazio (nei termini di percorso compiuto).

Discussione in classe.

3. Ricerca di una definizione di tempo.

Discussione in classe.

4. Definizione di tempo (come-intervallo trascorso tra due eventi di riferimento).

• Lettura di alcune parti del volume "La freccia del tempo" (17).
• Schede tratte da "La fisica di Feynman" (18).

5. Distinzione tra fenomeni reversibili e irreversibili.

Schede tratte da "La freccia del tempo" (17).

6. Definizione di sistema di riferimento e alcune elementari osservazioni relative.

• Schede tratte da "La freccia del tempo"(17),
• Schede tratte da "Einstein" (19). Questo libro a fumetti illustra la figura di Einstein e le sue teorie, storicizzandole. Sono state riprese quelle parti che illustrano alcune considerazioni sui moti relativi (ad esempio il ragionamento esposto da Einstein sui movimenti all'interno e all'esterno di un treno in corsa).

Audivisivi: "Sistemi di riferimento"; "Inerzia e moto"; "Tempo e orologi". Ogni audiovisivo è stato ricostruito dai ragazzi nei suoi passaggi fondamentali rivedendone più volte i momenti più importanti o più complessi. Successivamente, come per i testi scritti, si sono messe in evidenza le parole chiave e quelli che potevano essere i nessi logici (20).

7. Il ruolo dell'osservatore nel moto e alcune considerazioni sulla relatività dell'osservazione.

Esperienze dirette. Definite le modalità di misura della velocità di un corpo le abbiamo verificate in pratica cercando di riprodurre il moto, definito "regolare" di un corpo e determinandone la velocità media (l'oggetto in moto era un ragazzo in bicicletta). Sulla base delle considerazioni ricavate dalle schede di lavoro (17,18) si è posto il problema di verificare come incide sulla rilevazione del moto lo stato dell'osservatore.
A questo proposito molto significativa è stata l'esperienza di un moto cicloide di cui abbiamo fotografato la traiettoria mettendoci nelle condizioni opportune ( oggetto in moto con punto luminoso in una stanza buia).

8. Alcune osservazioni sui grandi eventi di riferimento nella determinazione del tempo (astronomia).

Schede di lavoro sul sistema tolemaico e copernicano.

9. Il tempo biologico, in particolar nodo i "tempi" dell'evoluzione.

Costruzione di una striscia in scala in cui sono stati illustrati gli eventi più importanti che caratterizzano la storia della vita sulla terra in modo da poter materializzare e visualizzare la successione degli eventi, le distanze temporali reciproche.

10. Gli antichi e il tempo: cause della formazione del bisogno del tempo; sua determinazione storica e mitica.

Scheda di lettura tratta da "Le opere e i giorni" di Esiodo (21) in cui viene esposto un almanacco da contadino contenente una guida alle stagioni con cui regolare i lavori dei campi.

11. Lo sviluppo, nel Medioevo e Rinascimento, del concetto moderno di tempo: dal pressapoco alla precisione.

Schede di lettura e comprensione del testo in cui vengono presentati alcuni spunti molto significativi per una successiva discussione in cui cercare di far cogliere come l'idea del tempo si sia collegata con quella della valorizzazione del danaro e del prestigio sociale (orologi delle torri, ad esempio) e successivamente come la nascita dell'orologio di precisione sia collegato direttamente con gli studi di Galilei e Huygens sui moti.
Da notare come sia Huygens a intuire che l'isocronismo si realizza sul moto cicloidale (osservato anche da noi, vedi n°7)(22,23).

12. Analisi delle variabili che influiscono sulla caduta dei gravi.

Esperienze dirette in laboratorio. E’ stata letta e analizzata una descrizione in cui Galilei illustrava il suo esperimento sulla caduta dei gravi (24) e successivamente l'esperimento è stato riprodotto aggiornando, ovviamente, i materiali e l'orologio. Sono state fatte delle prove sia sul piano inclinato che in caduta libera con le opportune, anche se guidate, elaborazioni matematiche per il controllo degli errori e l'individuazione della legge di proporzionalità quadrata.
Queste esperienze, di semplice realizzazione, soprattutto la caduta libera, permettono di analizzare alcuni stereotipi creati dal senso comune e da un errato ragionamento basato sulle osservazioni sensoriali di alcuni moti (29).

13. L'epoca di Galilei.

La classe ha visto il film "Galileo" della Cavani, che successivanente è stato ricostruito (rivedendo anche i momenti più problematici); sono state messe in sequenza le descrizioni delle scene ritenute fondamentali per poter capire la storia raccontata. Quindi la classe è stata divisa in quattro gruppi che hanno svolto attività diverse utilizzando questi materiali:

• "L'affare Galilei", problematiche scientifiche, storiche, politiche attorno alla figura di Galilei come emergono da un testo scientifico e da alcuni documenti originali ivi riportati (25).
• "Galileo", come un film riesce a descrive la figura dello scienziato, il suo tempo, il dibattito politico e filosofico (26).
• "Vita di Galileo" di B.Brecht: è stato fornito ai ragazzi un testo compresso in cui erano riportate solo quelle parti che presentano i momenti cruciali in cui Brecht mette in risalto la figura dello scienziato e alcuni aspetti del suo dramma umano e scientifico (27).
• "Un fumetto su Galileo", rappresentazione del conflitto tra Galileo, la cultura scientifica e la politica del suo tempo attraverso un mezzo particolarmente adatto per ragazzi. Gli alunni hanno ricostruito la storia mettendo in ordine quadri separati del fumetto aiutandosi con la sequenza del film (28).