Il fenomeno fisico del calore

Percorso didattico «Il fenomeno fisico del calore»
Candidata: Valeria Antonia Iacopino (matr. n. 152049)
Patrizia Pezzullo (matr. n. 151463)
DIPARTIMENTO DI STUDI UMANISTICI
Corso di Laurea Magistrale in
Scienze della Formazione Primaria

«I concetti della fisica sono libere creazioni della mente
umana e non sono, comunque possa sembrare, unicamente
determinati dal mondo esterno»
2
(Albert Einstein)

Fisica: scienza della natura
Obiettivo di studio: elementi
naturali da descrivere e quantificare
al fine di conoscere il mondo reale
ed individuarne le leggi.
Legge fisica: generalizzazione di un
certo fenomeno in quanto
espressione di una regolarità
rappresentata con il linguaggio
matematico.

L’indagine della Fisica: il metodo sperimentale
1 4
Osservazione
Ipotesi
Verifica
Non conferma Conferma
Riproducibilità
dei risultati
Principio/Legge
Nuovo orizzonte
esperienziale

La Fisica nell’ordine di scuola
primaria
Fondamenta della costruzione del
quadro culturale scientifico
Sviluppo del pensiero razionale al
fine di discutere le cose del mondo

La Fisica nell’ordine di scuola
primaria
Didattica laboratoriale: non solo in
uno «spazio attrezzato» ma in un
contesto educativo promotore di
apprendimento significativo.
Metacognizione/Competenza
chiave:
«Imparare ad imparare»

Esperimento di Fisica: processo della didattica
laboratoriale
1 7
Dimostrativo
Standardizzato
Tradotto in
esperienza
Riproducibilità
dei risultati
Principio/Legge
Chiuso all’imprevisto
Non conferma
dei risultati
Nuovo orizzonte
esperienziale

1 8
Proposta di esperimento: il fenomeno fisico del CALORE
Contratto formativo
Enunciazione dell’argomento da
indagare
«Impariamo ad esplorare il
mondo»

1 9
Analisi di contesto
Istituto Comprensivo - CLASSE II scuola Primaria –
n. 18 alunni di cui n. 1 in condizione di grave
disabilità con B.E.S. (art. 3, c. 3, L. n. 104/1992)
funzionante a tempo ordinario (n. 27 ore settimanali),
con l’assegnazione di n. 2 docenti curricolari, n. 1
docente di sostegno, n. 1 di religione cattolica. I
QUADRIMESTRE – PERIODO INTERMEDIO (
Novembre- Dicembre)

1 10
Valutazione diagnostica/
Prerequisiti
 Conoscere alcune proprietà degli oggetti rilevabili attraverso i cinque sensi;
 Classificare i materiali in base ad alcune proprietà;
 Osservare alcuni fenomeni e cercare una spiegazione.

1 11
Abilità cognitive
 Osservare, descrivere, raccogliere e selezionare dati;
 Sintetizzare ed astrarre, distinguere, classificare e confrontare proprietà,
oggetti ed eventi, individuandone la regolarità;
 Manipolare, utilizzare modelli e strumenti;
 Formulare ipotesi e discutere in gruppo su problemi e questioni specifiche al
fine
di potenziare le abilità di comunicazione ed argomentazione.

1 12
Obiettivi di apprendimento
OBIETTIVI SPECIFICI:
Il significato di calore;
Il confronto tra caldo e freddo,
Il calore e la temperatura;
La dilatazione termica;

1 13
Obiettivi di apprendimento
OBIETTIVI FORMATIVI:
 Incentivare negli alunni la voglia di apprendere e sviluppare il pensiero
divergente;
 Permettere ad ogni bambino di sviluppare le proprie potenzialità e di esprimersi
mediante una pluralità di linguaggi;
 Incentivare gli alunni nell’utilizzo degli strumenti e i materiali da usare negli
esperimenti, rafforzando la loro autostima e il loro senso di autonomia;
 Comprendere l’importanza di un approccio sperimentale per la conoscenza del
mondo naturale e dell’ambiente e cogliere il valore formativo della fisica.

1 14
Raccordi interdisciplinari
 Italiano: Testo descrittivo;
 Matematica: i connettivi logici;
 Tecnologia: utilizzo in sicurezza di materiali combustibili;
 Arte e immagine: utilizzo di vari materiali pittorici (acrilici, tempera, gessetti).
 Lingua inglese: le espressioni che indicano caldo (“hot”) e freddo (“cold”).

1 15
metodologia
Metodo operativo:
il laboratorio/Problem solving
Brain storming
Cooperative learning

1 16
Soluzioni organizzative
 Tempi: n. 4 incontri da n. 2 ore ciascuna (mesi novembre/dicembre 2014);
 Spazi: aula, aula multimediale, laboratorio scientifico, palestra, spazi interni ed
esterni alla scuola;
 Strumenti: mediatori didattici, analogici, attivi iconici;
 Materiali: materiali di facile consumo (carta, cartoncini, carta da imballaggio,
acrilici, tempere, gessetti, etc.) e materiali strutturati per gli esperimenti
(palloncino, pentolino, bottiglia, bicchiere, spago, etc.)

1 17
ambiente di apprendimento
L’insegnante deve:
 dare fiducia e responsabilizzare i propri alunni, facilitando la lezione della
disciplina fisica, partendo dalla realtà che circonda i ragazzi;
 stimolare la collaborazione e la discussione con momenti di crescita del singolo
e del gruppo, promuovendo con i lavori di gruppo la collaborazione tra alunni e
tra alunni e insegnante, affidando loro dei ruoli ben precisi, permettendo loro di
utilizzare strumenti e materiali, rafforzando le idee native, la loro autostima e il
loro senso di autonomia;
 sviluppare competenze comunicative, logiche ed operative attraverso una
progressiva evoluzione dei processi cognitivi, affettivi e di socializzazione.

1 18
Indicazioni nazionali
“promuovere nei fanciulli e nelle fanciulle l’acquisizione di tutti i tipi di linguaggio
e un primo livello di padronanza delle conoscenze e delle abilità, comprese quelle
metodologiche e di indagine, indispensabili alla comprensione intersoggettiva del
mondo umano, naturale e artificiale nel quale si vive”
“l’esperienza è l’abbrivio di ogni conoscenza. Non è possibile giungere ad una
conoscenza formale che rifletta astrattamente sui caratteri logici di se stessa senza
passare da una conoscenza che scaturisca da una continua negoziazione operativa
con l’esperienza. La scuola Primaria è il luogo in cui ci si abitua a radicare le
conoscenze (sapere) sulle esperienze (il fare e l’agire), a integrare con
sistematicità le due dimensioni”

ESPERIENZA CONCRETA DEL LABORATORIO
Rappresentazione iconografica al fine di
approcciare l’esperienza concreta di
percezione del calore.
Esperimento: il fenomeno fisico del CALORE

ESPERIENZA CONCRETA DEL LABORATORIO
Step 1: “Disegniamo il calore”:
Gli alunni si cimentano nella realizzazione di disegni spontanei
relativi al calore con colori a tempera e pennelli. Non viene data
loro alcuna indicazione o suggerimento al fine di raccogliere primi e
semplici dati sulle loro preconoscenze su cui successivamente
innestare nuove e precise informazioni scientifiche.

OSSERVAZIONE RIFLESSIVA DEL LABORATORIO
Prima verbalizzazione mediante il brainstorming.
Step 2: Brain storming (Fase motivazionale):
Si procede, ancora, con la distribuzione di un cartoncino bianco
dove ogni alunno, entro un minuto, deve scrivere una parola che
esprima il concetto di “calore”. In tal guisa, si passa alla fase
motivazionale del brainstorming e, dunque, dopo aver richiesto agli
alunni di ruotare i cartoncini ed aver specificato la richiesta di
mantenere il massimo silenzio, si specifica che in ogni cartoncino
ogni bambino dovrà rappresentare la propria idea liberamente
espressa e trascritta. Infine, si conclude con la realizzazione di un
cartellone ove si collocano tutti i disegni degli alunni in ordine
casuale, assicurando il più assoluto anonimato di ciascuno al fine di
tutelare l’autostima di tutti i discenti.

OSSERVAZIONE RIFLESSIVA DEL LABORATORIO
Step 2: Brain storming (Fase motivazionale):

CONCETTUALIZZAZIONE ASTRATTA DEL
LABORATORIO
Conversazione-discussione o fase di problem solving o metodo della
riscoperta, nella quale gli alunni sono guidati in un’operazione che consiste
nella ricerca delle regole con le quali affrontare e risolvere una situazione
problematica di tipo cognitivo, confrontandosi in ambienti interattivi.
Step 3: “Quali sorgenti di calore conosciamo?” (Problem solving):
Gli alunni ricercano fra le parole da loro elencate quelle
direttamente riferibili ad elementi presenti in natura. Tra le
stesse riconoscono, agevolmente, il sole, il mare, il fuoco, le
stelle, la luce, il calore della terra. In seguito, si effettua un
esperimento sulle sorgenti di calore artificiale come il
termosifone, collocando un bicchiere di acqua ( a
temperatura ambiente) sullo stesso. I bambini notano che il
bicchiere si riscalda emanando vapore e lo rappresentano.

LABORATORIO
Step 3: “Quali sorgenti di calore conosciamo?” (Problem
solving):

LABORATORIO
Step 4: “Pensa, discuti in coppia e condividi” (Struttura
cooperativa):
Gli alunni, già suddivisi in banchi da n. 2 posti, formano coppie
elettive – in quanto hanno potuto scegliere, preventivamente, i
rispettivi compagni di banco – e devono, su indicazione del docente,
confrontare, solo oralmente, le proprie opinioni su quanto appena
sperimentato.

LABORATORIO
Step 4: “Pensa, discuti in coppia e condividi” (Struttura
cooperativa):
“L’acqua
prima era
fredda adesso
è calda “
“Il termosifone
ha riscaldato
l’acqua del
bicchiere ed
emana calore!”
“E’ cambiata la
temperatura
come quando
abbiamo la
febbre!”
“Sembra il pentolino
del tè che mi prepara
la mamma!”
“Il bicchiere
è caldo ma
per misurare
la
temperatura
ci vuole il
termometro!”

LABORATORIO
Step 5: Calore e temperatura?
Dalle riflessioni degli alunni emerge che il calore e la temperatura
sono due cose diverse. Il calore è energia termica in transito che si
trasmette da un oggetto all’altro, dal più caldo (termosifone) al più
freddo (bicchiere di acqua), aumentando l’agitazione termica delle
molecole dell’acqua. (L'acqua contenuta nel bicchiere, per effetto
del calore, è evaporata, cioè si è trasformata in minuscole, invisibili
goccioline di vapore acqueo che si sono mescolate con l'aria e sono
«volate via»).
I bambini toccando il bicchiere hanno costatato che l’oggetto è
diventato caldo, si è verificato un cambiamento di temperatura.
La temperatura è una proprietà degli oggetti , effetto del variare
delle energie cinetiche delle molecole se sottoposte a una fonte di
calore. Le nostre mani non riescono in modo preciso a misurare la
temperatura; pertanto, la temperatura deve essere misurata con il

LABORATORIO/
VALUTAZIONE FORMATIVA
Step 6: “Molecole in movimento” (Problem solving e
Gruppi motori cooperativi):
Per procedere nel percorso è necessario tornare un po’ indietro nel
tempo e recuperare le conoscenze sugli stati dell’acqua (studiati in
precedenza) attraverso un questionario e poi ricordati alla lavagna.

LABORATORIO/
Gli alunni riflettono su una rappresentazione delle molecole
dell’acqua e delle altre sostanze vicina ai loro vissuti e, dopo la
spiegazione della docente, hanno una bellissima idea…
Le molecole dei solidi che stanno ferme e vicine vengono
rappresentate come loro stessi in cerchio…mano nella mano!!!
“Siamo un
corpo unico!”

LABORATORIO/
Le molecole dei liquidi che si muovono… vengono rappresentate
come loro stessi in fila per due perché
“I liquidi non sono come
un corpo unico…
Mettiamoci in fila per due
come all’uscita da
scuola!”

LABORATORIO/
Le molecole dei gas vengono rappresentate come loro stessi in
posizione libera… come tante particelle disperse e chiedono di
uscire nel corridoio… per sparpagliarsi in tutte le direzioni..
“I gas vanno di qua e di
là… Sparpagliamoci nel
corridoio!”

SPERIMENTAZIONE ATTIVA DEL LABORATORIO/
VALUTAZIONE SOMMATIVA
Verifica dei risultati raggiunti mediante la
verbalizzazione delle conclusioni.
Step 7: “I corpi si dilatano” (Problem solving):
Tornando indietro nel percorso, i bambini osservano che se i gas “vanno
di qua e di là” creano movimento per il calore…
“L’acqua del
bicchiere si
muoveva perché
bolliva!”
“Quando la
mamma cucina
la pasta, l’acqua
bolle!”
“Quando l’acqua
bolle anche il
coperchio della
pentola si
muove!”

Step 7: “I corpi si dilatano e si contraggono” (Problem
solving):
Gli alunni vengono coinvolti nella realizzazione dell’esperimento
principale sulla dilatazione termica “Il palloncino che si gonfia con
il calore”… Il palloncino viene infilato sull’apertura di una bottiglia
vuota ed è, ovviamente, sgonfio. Viene legato intorno alla bottiglia
con uno spago in modo da ottenere una chiusura ermetica.
Riscaldando la bottiglia, il palloncino si gonfia (in quanto, per
effetto della dilatazione termica, l’aria della bottiglia è aumentata
di volume ed ha riempito il palloncino). Successivamente la bottiglia
viene immersa in un secchio di acqua fredda: dopo un po’ il
palloncino si sgonfia (l’aria della bottiglia che si è raffreddata, si
contrae).

Step 7: “I corpi si dilatano” (Problem solving):

36
CONCLUSIONI degli alunni
“Il calore
dell’acqua ha
riscaldato l’aria
dentro il
palloncino!”
“Se i gas vanno
di qua e di là
con il calore,
anche l’aria è un
gas e si muove!”
“Il palloncino con
il calore si è prima
allargato, cioè si è
dilatato e poi si è
sgonfiato!”
“L’aria riscaldata
del palloncino lo
ha gonfiato e poi
sgonfiato!”
“Il calore ha
cambiato la
forma del
palloncino che
prima si gonfia
e poi si
sgonfia!”

37
 Siamo giunti alla fine di tale percorso di didattica della fisica piuttosto
impegnativo ma, nel contempo, entusiasmante e coinvolgente.
 La presente disamina testimonia il lavoro svolto attraverso una serie di
punti focali, in quanto è impossibile riportare, letteralmente, tutte le
osservazioni esposte dagli alunni, la totalità delle loro discussioni, le loro
varie conversazioni, ogni attività realizzata (di tipo individuale, collettivo,
cooperativo), così come è difficoltoso riferire lo stupore degli alunni ed il
loro desiderio di conoscere sempre più.
CONCLUSIONI personali

38
 Lo scibile fisico relativo al fenomeno del calore non è stato
pienamente sondato: per alcune domande che non hanno avuto una
risposta compiutamente esaustiva si apriranno nuovi e significativi
scenari d’apprendimento ai quali sono fiera di aver contribuito.
 Realizzando tale percorso ho avuto nuovamente la conferma che i
bambini quando si accostano al mondo naturale manifestano, in
particolare, la volontà di sperimentare per vedere “cosa succede se ….”
 Si ringraziano le docenti per i suggerimenti offerti e per la
disponibilità dimostrata in ogni momento e i bambini, che, con il loro
entusiasmo, hanno consentito il superamento di difficoltà oggettive, quali
la mia inesperienza e il mo timore di “non essere abbastanza
interessante” e che mi hanno regalato la consapevolezza e la conferma
del percorso di studi che ho scelto… appassionatamente!
CONCLUSIONI personali

*
«L’apprendimento significativo è alla base
dell’integrazione costruttiva di pensieri, sentimenti e azioni
… Qualsiasi evento educativo rappresenta un’azione
condivisa … tra alunno e docente. Ogni volta che alunno e
docente riescono a concordare e condividere il significato
di un’unità di conoscenza si verifica un apprendimento
significativo».
(J. D. Novak)

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