ciclo dell'acqua e fenomeni atmosferici

MODULI DIDATTICI E CURRICOLO DI SCIENZE IN TERZA MEDIA

3° MACROSEZIONE

TERRA, SPAZIO, E AMBIENTE

MODULO C

Il ciclo dell’acqua e i fenomeni atmosferici

AUTRICE

Annarita Ruberto

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NATURA, SIGNIFICATIVITA' E FUNZIONALITA' DIDATTICA DEI SEGMENTI DISCIPLINARI INDIVIDUATI ALL'INTERNO DELLA 3° MACROSEZIONE

LA 3° MACROSEZIONE: "Terra, Spazio e Ambiente" I SEGMENTI DISCIPLINARI INERENTI 

Modulo C: " Il ciclo dell’acqua e i fenomeni atmosferici"

1° Sottomodulo: “Riesame dei passaggi di stato dell’acqua”.

2° Sottomodulo: “Riesame del ciclo dell’acqua”.

3° Sottomodulo: “Le precipitazioni atmosferiche e la loro importanza per il ciclo idrologico”.

4° Sottomodulo: “La pressione atmosferica in alcuni importanti fenomeni atmosferici”.  NATURA I segmenti disciplinari individuati si configurano, all'interno della macrosezione, come un insieme basilare di acquisizioni formative e cognitive che si intende proporre ai ragazzi secondo una logica costruttivista, partendo dalle loro preconoscenze per giungere gradualmente alla comprensione dei significati e alla successiva concettualizzazione, attraverso ricerche su manuali, riviste scientifiche, Internet, esperimenti, modelli, schemi, mappe concettuali, problematizzazione delle situazioni, attività di progettazione, ragionamenti tipo, discussioni in gruppo ristretto e allargato.  SIGNIFICATIVITA' I contenuti *distillati* si ritengono particolarmente significativi in quanto avviano gli alunni ad una osservazione più attenta della natura e quindi dell’ambiente in relazione ai delicati meccanismi del ciclo idrologico. Si approfondiranno, pertanto, i passaggi di stato dell’acqua e le loro implicazioni per il ciclo idrologico; si osserveranno le precipitazioni e si studierà la pressione atmosferica in alcuni importanti fenomeni atmosferici. Si farà in modo che gli allievi acquisiscano conoscenze organiche indispensabili per poter affrontare, in seguito, sia qualitativamente che quantitativamente argomenti progressivamente più complessi ma adeguati alle loro accresciute capacità di astrazione e di formalizzazione della realtà indagata.  FUNZIONALITA' DIDATTICA La strutturazione del Modulo C, nei quattro sottomoduli individuati, intende realizzare un segmento omogeneo ed unitario di contenuti, organizzato secondo una logica evidente di gerarchizzazione di questi rispetto al grado di difficoltà nella loro comprensione, al fine di essere di "servizio" rispetto alle competenze che il modulo intende sollecitare.

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Si propone, inoltre, di essere didatticamente funzionale all'acquisizione, da parte degli alunni, di un codice linguistico specifico di base, al riconoscimento e alla selezione dei fenomeni oggetto d'indagine, al ragionamento reticolare semplificato.

Il Modulo C, quindi, vuole essere un modulo di base, che, selezionando i contenuti essenziali, privilegia una forte solidità dei nessi concettuali fra questi, privandoli di quanto risulta ridondante e sterilmente ripetitivo, oltre che meccanicamente applicativo, contribuendo a sviluppare negli alunni una rete concettuale di significati, indispensabile tanto per l'approfondimento nel livello scolare successivo quanto per l'orientamento e l'inserimento nel mondo del lavoro alla fine dell'obbligo scolastico.

TEMPI DI SVOLGIMENTO: sei settimane complessive (dall’ 8/02 al 15/03/02) come previsto in fase di progettazione, per due ore settimanali.

1° sottomodulo una settimana (8/02/2002) 2° sottomodulo una settimana (15/02/2002) 3° sottomodulo due settimane (22/02 - 1/03/2002) 4° sottomodulo due settimane ( 8/03 – 15/03/2002) I tempi fissati sono stati osservati con una certa rigorosità, nel rispetto di una ragionevole flessibilità dovuta alle variabili intervenute durante la sperimentazione del modulo.

PREREQUISITI( necessari ad affrontare il modulo C) 1. Saper utilizzare oggetti e strumenti in maniera funzionale al loro uso.

2. Saper selezionare informazioni testuali e sul web.

3. Riconoscere le caratteristiche fisiche e chimiche dell’acqua e dell’aria.

4. Riconoscere i passaggi di stato dell’acqua.

5. Riconoscere i meccanismi del ciclo idrologico.

6. Individuare le caratteristiche della pressione come forza agente su una determinata superficie.

7. Correlare la pressione all’intensità della forza e alla superficie sulla quale agisce.

8. Distinguere i concetti di densità, massa e volume.

9. Distinguere tra temperatura e calore.

10. Distinguere tra velocità e accelerazione.

COMPETENZE SPECIFICHE DA PERSEGUIRE A FINE MODULO L'Allievo, alla fine del modulo, dovrà essere in grado di : A. interpretare i passaggi di stato dell’acqua per mezzo del modello microscopico della materia; B. interpretare la complessità del ciclo idrologico in relazione ai passaggi di stato dell’acqua; C. individuare e distinguere i vari tipi di precipitazioni atmosferiche; D. riconoscere l’importanza dei passaggi di stato per il ciclo idrologico; E. riconoscere i principali fenomeni atmosferici; F. riconoscere l’importanza della pressione atmosferica in alcuni importanti fenomeni come la formazione dei venti; 3

G. mettere in relazione la pressione atmosferica con altre variabili come altitudine e densità dell’aria; H. progettare e costruire con materiale povero un pluviometro, un anemometro e un barometro.

Affinchè tali competenze possano essere verificate, è necessario esplicitarle in termini di descrittori di conoscenze e di abilità certificabili, come di seguito indicato.

L'allievo alla fine del modulo dovrà essere in grado di: 1. riconoscere la relazione tra i passaggi di stato e il modello microscopico della materia nelle immagini, schemi e mappe concettuali proposti (da riviste, manuali, Internet, documentari); 2. descrivere graficamente (con schemi e/o mappe) i passaggi di stato dell’acqua in relazione al modello microscopico della materia ; 3. riconoscere e distinguere le diverse fasi del ciclo idrologico da schemi, grafici e immagini; 4. descrivere le fasi del ciclo idrologico attraverso mappe e/o schemi; 5. interpretare la complessità del ciclo idrologico in relazione ai passaggi di stato dell’acqua; 6. riconoscere e classificare, da immagini e grafici forniti, le principali precipitazioni atmosferiche; 7. descrivere le principali precipitazioni atmosferiche; 8. interpretare i meccanismi di genesi, relativi alle precipitazioni atmosferiche; 9. descrivere, verbalmente o con schemi o con mappe concettuali, l’implicazione dei passaggi di stato nel ciclo idrologico; 10. riconoscere e classificare i principali fenomeni atmosferici da schemi, grafici e immagini proposti; 11. descrivere e interpretare, mediante schemi e mappe concettuali, i principali fenomeni atmosferici in relazione alle cause che li originano; 12. descrivere con schemi o anche solo verbalmente l’azione della pressione atmosferica nella formazione dei venti; 13. interpretare, anche ricorrendo a schemi e mappe concettuali, lo stretto rapporto esistente tra la pressione atmosferica e la formazione dei venti; 14. riconoscere la relazione esistente tra pressione atmosferica, temperatura e densità dell’aria; 15. fornire spiegazioni circa la relazione esistente tra pressione atmosferica, temperatura e densità dell’aria; 16. costruire un pluviometro, un anemometro e un barometro seguendo fasi già progettate; 17. realizzare un pluviometro, un anemometro e un barometro dalla progettazione alla costruzione concreta.

Sulla base delle diverse capacità evidenziate dagli allievi, si rende opportuno fissare specifici livelli di apprendimento con l'indicazione dei relativi descrittori di competenza, come illustrato nella tabella che segue.

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LIVELLI DI APPRENDIMENTO

1. FONDAMENTALE

DESCRITTORI DI COMPETENZA L'allievo è in grado di : 1. riconoscere la relazione tra i passaggi di stato e il modello microscopico della materia nelle immagini, schemi e mappe concettuali proposti (da riviste, manuali, Internet, documentari); 3. riconoscere e distinguere le diverse fasi del ciclo idrologico da schemi, grafici e immagini; 6. riconoscere e classificare, da immagini e grafici forniti, le principali precipitazioni atmosferiche; 10. riconoscere e classificare i principali fenomeni atmosferici da schemi, grafici e immagini proposti; 12. descrivere con schemi o anche solo verbalmente l’azione della pressione atmosferica nella formazione dei venti; 14. riconoscere la relazione esistente tra pressione atmosferica, temperatura e densità dell’aria; 16. costruire un pluviometro, un anemometro e un barometro seguendo fasi già progettate;

L'allievo è in grado di :

2. DI CONSOLIDAMENTO

1. riconoscere la relazione tra i passaggi di stato e il modello microscopico della materia nelle immagini, schemi e mappe concettuali proposti (da riviste, manuali, Internet, documentari); 2. riconoscere e distinguere le diverse fasi del ciclo idrologico da schemi, grafici e immagini; 3. riconoscere e classificare, da immagini e grafici forniti, le principali precipitazioni atmosferiche; 4. descrivere le fasi del ciclo idrologico attraverso mappe e/o schemi; 6. riconoscere e classificare, da immagini e grafici forniti, le principali precipitazioni atmosferiche; 7. descrivere le principali precipitazioni atmosferiche; 9. descrivere, verbalmente o con schemi o con mappe concettuali, l’implicazione dei passaggi di stato nel ciclo idrologico; 10. riconoscere e classificare i principali fenomeni atmosferici da schemi, grafici e immagini proposti; 5

12. descrivere con schemi o anche solo verbalmente l’azione della pressione atmosferica nella formazione dei venti; 13. interpretare, anche ricorrendo a schemi e mappe concettuali, lo stretto rapporto esistente tra la pressione atmosferica e la formazione dei venti; 14. riconoscere la relazione esistente tra pressione atmosferica, temperatura e densità dell’aria; 16. costruire un pluviometro, un anemometro e un barometro seguendo fasi già progettate; 17. realizzare un pluviometro, un anemometro e un barometro dalla progettazione alla costruzione concreta.

L'allievo è in grado di :

3. DI ECCELLENZA

1. riconoscere la relazione tra i passaggi di stato e il modello microscopico della materia nelle immagini, schemi e mappe concettuali proposti (da riviste, manuali, Internet, documentari); 2. descrivere graficamente (con schemi e/o mappe) i passaggi di stato dell’acqua in relazione al modello microscopico della materia; 3. riconoscere e distinguere le diverse fasi del ciclo idrologico da schemi, grafici e immagini; 4. descrivere le fasi del ciclo idrologico attraverso mappe e/o schemi; 5. interpretare la complessità del ciclo idrologico in relazione ai passaggi di stato dell’acqua; 6. riconoscere e classificare, da immagini e grafici forniti, le principali precipitazioni atmosferiche; 7. descrivere le principali precipitazioni atmosferiche; 8. interpretare i meccanismi di genesi, relativi alle precipitazioni atmosferiche; 9. descrivere, verbalmente o con schemi o con mappe concettuali, l’implicazione dei passaggi di stato nel ciclo idrologico; 10.riconoscere e classificare i principali fenomeni atmosferici da schemi, grafici e immagini proposti; 11.descrivere e interpretare, mediante schemi e mappe concettuali, i principali fenomeni atmosferici in relazione alle 6

cause che li originano; 12.descrivere con schemi o anche solo verbalmente l’azione della pressione atmosferica nella formazione dei venti; 13.interpretare, anche ricorrendo a schemi e mappe concettuali, lo stretto apporto esistente tra la pressione atmosferica e la formazione dei venti; 14. riconoscere la relazione esistente tra pressione atmosferica, temperatura e densità dell’aria; 15. fornire spiegazioni circa la relazione esistente tra pressione atmosferica, temperatura e densità dell’aria; 16. costruire un pluviometro, un anemometro e un barometro seguendo fasi già progettate; 17. realizzare un pluviometro, un anemometro e un barometro dalla progettazione alla costruzione concreta.

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FASI DEL PERCORSO SPERIMENTALE CON L'INDICAZIONE DELLA METODOLOGIA SCIENTIFICA SEGUITA, DEGLI STRUMENTI E DELLE TECNOLOGIE UTILIZZATI

Sono riportate di seguito le varie fasi del percorso didattico, relativo ai quattro sottomoduli, di cui consta il Modulo C, attraverso i contributi più significativi prodotti dai sei gruppi di alunni.

Le fasi sono corredate di note esplicative e di riflessioni a carattere didattico.

Nella trattazione del Modulo C, si è fatto ricorso, alle mappe concettuali, utilizzandole sia come strumento di sintesi/revisione di contenuti già svolti, sia per introdurre argomenti nuovi, sia come strumento di verifica e di valutazione dell'apprendimento.

Un'altra modalità privilegiata è stata la ricerca guidata su varie fonti: cartacee e digitali.

Sono anche incluse le fasi di progettazione e di realizzazione di tre oggetti/strumenti: un pluviometro, un anemometro, un barometro.

Alla fine della trattazione del Modulo, è riportata un'appendice con gli strumenti di verifica dell'apprendimento e dei relativi criteri di valutazione e autovalutazione utilizzati.

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1^ SOTTOMODULO: riesame dei passaggi di stato dell'acqua 8/02/02 Premessa Gli alunni hanno trattato sperimentalmente i passaggi di stato dell'acqua e il ciclo idrologico in seconda, nell'ambito del Progetto SeT, pertanto il sottomodulo ne ha affrontato il riesame con una discussione /approfondimento, conclusasi con la produzione individuale di mappe concettuali, analizzate e discusse collettivamente.

Queste illustrano la nuova rete cognitiva modellata da ciascun allievo sulla base delle reti conoscitive preesistenti.

Ne sono riportate due a titolo esemplificativo.

1.

I passaggi di stato dell'acqua

gli stati sono........ solido

gassoso

liquido

fusione

Evaporazione/ebollizione

solidificazione

condensazione

sublimazione

Le particelle dell'acqua sono in movimento nei diversi stati di aggregazione, come succede per tutte le sostanze.

Allo stato solido, i legami che le tengono assieme sono molto forti e le particelle possono solo vibrare in determinate posizioni; allo stato liquido, i legami sono deboli e le particelle sono libere di muoversi e di allontanarsi al punto tale che l'acqua non ha una forma propria. Nello stato aeriforme, infine, i legami interparticellari sono ancora pi첫 deboli, tanto da permettere al vapore acqueo ( e agli aeriformi) di occupare tutto lo spazio disponibile.

I cambiamenti di stato sono determinati dalla variazione di calore e sono i seguenti.

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FUSIONE: da solido a liquido, grazie ad una determinata quantità di calore acquistato.

SOLIDIFICAZIONE: da liquido a solido per perdita di una determinata quantità di calore.

EVAPORAZIONE- EBOLLIZIONE: da liquido a gassoso.

L'ebollizione è un'evaporazione tumultuosa per calore fornito intensivamente.

CONDENSAZIONE: da gassoso a liquido, per sottrazione di una determinata quantità di calore.

SUBLIMAZIONE: direttamente da gassoso a solido e da solido a gassoso, rispettivamente per sottrazione e per acquisizione di calore. Nel primo caso si parla più precisamente di brinamento.

2.

L'ACQUA portata ad una temperatura di 100 °C

quando è a

TEMPERATURA SUPERIORE A 0 °C

va in ebollizione

evapora lentamente

0 °C si trova allo

e passa allo

STATO AERIFORME

STATO LIQUIDO

STATO SOLIDO

che è costituito da

PARTICELLE SPARSE IN MOTO DISORDINATO

PARTICELLE IN MOTO DEBOLMENTE LEGATE

PARTICELLE IN MOTO VIBRATORIO FORTEMENTE LEGATE

ed è IL VAPORE ACQUEO

L'ACQUA

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IL GHIACCIO

 NOTA DIDATTICA Le mappe, non riportate per esigenze di sinteticità, sono indicative dei diversi percorsi e stili cognitivi personali.

In ogni caso, dimostrano un accresciuto grado di complessità riguardo al possesso delle conoscenze sui passaggi di stato, trattati in seconda media.

Soprattutto, il modello particellare risulta impiegato più coerentemente, dai ragazzi, nella comprensione e interpretazione degli stati di aggregazione della materia e nei suoi passaggi di stato fisico anche in relazione al calore scambiato.

Pertanto, i risultati sostengono la scelta voluta di strutturare un curricolo "in progress", ovvero essenziale, non ripetitivo ma gradualmente ascendente, dalla conoscenza legata al concreto sino alla formalizzazione dell'esperienza e alla sua concettualizzazione, mediante una ricorsività di contenuti fondanti e adeguati al livello cognitivo degli alunni in ogni anno scolare.

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2^ SOTTOMODULO: riesame del ciclo dell'acqua

15/02/02 Premessa Il ciclo idrologico, trattato ad un primo livello di complessità in seconda, è stato approfondito con una ricerca per piccoli gruppi su manuali, riviste scientifiche e Internet.

I risultati sono stati successivamente confrontati, discussi e organizzati in una sistemazione logica e coerente, condivisa dalla classe.

Sono riportate di seguito, a documentazione del percorso, le produzioni di due gruppi attraverso considerazioni e mappe concettuali, realizzate dai componenti.

1. I vari passaggi del ciclo dell’acqua Il ciclo idrologico è attivato dal Sole, che diffonde una parte della sua energia verso la Terra.

La potenza dell’energia solare varia con la presenza di alcuni fattori, come le stagioni e gli oceani.

Massicce quantità d’acqua evaporano dai mari e dalle falde, trasformandosi in vapore acqueo.

Questo sale verso l’atmosfera e, giunto negli strati più freddi, condensa formando le nubi.

Quando le gocce, di cui sono formate le nuvole, sono diventate troppo pesanti cadono sulla Terra sotto forma di precipitazioni( pioggia, neve, grandine…).

L’acqua ritorna così nelle falde acquifere e negli oceani.

Il ciclo idrologico continuerà inalterato per milioni di anni, se l’uomo non interverrà per modificarne i processi e i delicati equilibri.

“Il ciclo dell’acqua” Con il Sole…

Acqua degli oceani e delle falde

Cade sulla terra …

sale…

Evaporazione (vapore acqueo)

Condensazione nelle nubi

Ritorna …

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Precipitazioni (neve,pioggia, grandine)

2. Riesame del ciclo dell'acqua Il ciclo dell'acqua è il percorso che tende a mantenere costante la quantità d'acqua sul pianeta Terra; ad esso partecipano vari fattori.  Il sole, motore del ciclo, attraverso l'atmosfera diffonde parte della sua energia verso la Terra.  L'energia solare riscalda in maniera diversa, a seconda della stagioni, gli oceani, attivandone l'evaporazione.  Il vapore acqueo sale e, man mano che incontra gli strati sempre più freddi dell'atmosfera, si trasforma in minutissime goccioline formando le nubi.  Quando le goccioline diventano troppo pesanti, cadono verso la Terra, sotto forma di precipitazioni (neve, pioggia, grandine).  L'acqua caduta ritorna nei mari o va ad arricchire le falde sotterranee.

SOLE riscalda

L’ACQUA DEGLI OCEANI E DEI CONTINENTI

che

EVAPORA

alimenta

sale e si raffredda

alimenta

CONDENSA

precipita

STATO LIQUIDO (PIOGGIA)

STATO SOLIDO (NEVE E GRANDINE)

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Immagine del ciclo dell'acqua presa da Internet

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3^ SOTTOMODULO: le precipitazioni atmosferiche e la loro importanza per il ciclo idrologico.

22/02/02 Premessa Il sottomodulo è stato trattato operativamente, mediante ricerca guidata per gruppi, ricorrendo a varie fonti, cartacee e telematiche. I risultati sono stati confrontati, discussi collettivamente e rielaborati in una sintesi condivisa, di seguito riportata.

Le precipitazioni atmosferiche Tutti i fenomeni atmosferici “hanno a che fare con l'acqua”; infatti, noi tutti sappiamo che la pioggia è acqua allo stato liquido, mentre la neve e la grandine sono acqua allo stato solido.

Queste considerazioni, unite alle conoscenze già acquisite sugli stati di aggregazione della materia e sui cambiamenti di stato, ci consentono di intuire facilmente che tutti questi fenomeni, chiamati precipitazioni atmosferiche, non sono altro che manifestazioni diverse di una stessa sostanza, l'acqua, durante i suoi continui cambiamenti di stato.

Poiché questi avvengono senza sosta, come una ruota che gira senza fermarsi mai, si parla di ciclo dell'acqua.

L'aria forma intorno alla Terra un involucro gassoso: l'atmosfera.

L'aria, che si trova più vicina alla superficie terrestre, è, in genere, più calda rispetto a quella che si trova più in alto.

La superficie terrestre funziona come una specie di specchio; infatti, i raggi solari, che vi giungono, vengono dapprima assorbiti e, successiva mente, in gran parte rimandati indietro nello spazio, ossia “riflessi” verso l'atmosfera.

Proprio i raggi solari, riflessi dalla superficie terrestre, riscaldano l'atmosfera e, perciò, più ci si allontana dalla superficie terrestre più l'aria diviene fredda.

In genere, si è constatato che, salendo nell'atmosfera, la temperatura diminuisce all'incirca di 6 °C per ogni chilometro.

A causa della continua evaporazione di acqua (dagli oceani, dai mari, dai laghi, ecc.), nell'aria passa continuamente vapore acqueo e questo fenomeno è particolarmente rilevante quando fa molto caldo.

L'aria calda ed umida, espandendosi sempre di più, tende a spostarsi verso l'alto e, mentre si espande, progressivamente si raffredda; ciò e dovuto al fatto che i gas, quando si espandono, si raffreddano.

Se nell'atmosfera sono presenti piccolissimi granelli di polvere, detti nuclei di condensazione, il vapore acqueo comincia a condensarvi attorno, formando goccioline di acqua.

L'insieme di tantissime goccioline d'acqua, formatesi attorno ai nuclei di condensazione, costituisce ciò che viene definito nuvola. Tuttavia, le nuvole

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sono costituite da goccioline d'acqua talmente piccole e leggere che l’aria impedisce loro di cadere sulla superficie terrestre.

Per formare una goccia d'acqua che possa cadere sulla superficie terrestre (ossia una goccia di pioggia), occorrono all'incirca un milione di goccioline.

Le gocce di pioggia si formano in due modi:  le goccioline d'acqua, che formano le nuvole, si urtano fra loro e, unendosi, formano gocce più grosse e pesanti che possano cadere sulla superficie terrestre. Gli urti tra le goccioline sono favoriti dalle correnti d'aria che si spostano verso l'alto (correnti ascendenti) e da quelle che si spostano verso il basso ( correnti discendenti);  se la temperatura delle nuvole diventa molto bassa, le goccioline d'acqua si trasformano in pezzettini di ghiaccio che, raggiungendo dimensioni abbastanza grandi, precipitano verso il basso. Quando essi attraversano le zone più basse dell'atmosfera, che sono più calde, fondono e, quindi, giungono sulla superficie terrestre sotto forma di gocce di pioggia.

Se però la temperatura dell'atmosfera è sotto i 0°C, anche nelle zone più basse, i pezzettini di ghiaccio restano allo stato solido e, se l'aria è calma, si raggruppano e si saldano tra loro formando i fiocchi di neve.

La neve La neve è una precipitazione atmosferica solida, durante la quale agglomerati di cristalli di ghiaccio cadono sulla terra.

A temperature superiori a -5 °C, i cristalli sono generalmente riuniti in fiocchi.

Per la misurazione delle precipitazioni nevose vengono usati normalmente due tipi di misura: quello dello spessore del manto nevoso e quello della quantità di acqua di fusione della neve.

La nevosità è in diretto rapporto con la latitudine e con l'altitudine.

Nelle regioni calde la neve può cadere solo sulle alte montagne e a quote superiori ai 4.000 m; nelle zone a clima temperato, le precipitazioni nevose si verificano anche in pianura ma solo in pieno inverno, mentre in estate possono aversi cadute di neve a quote superiori a 2.800-3.000 m; nelle zone polari è presente per tutto l'anno.

La grandine, invece, è costituita da chicchi di ghiaccio che si formano quando le goccioline d'acqua di una nuvola, sospinte più volte a notevoli altezze nell'atmosfera da raffiche di vento, solidificano bruscamente formando strati di ghiaccio situati l'uno sull'altro.

La grandine cade generalmente durante i temporali estivi e le dimensioni dei chicchi sono molto variabili.

La nebbia si forma soprattutto nelle valli e lungo le coste. Essa è dovuta a vapore acqueo condensato nelle vicinanze del suolo, cioè, in pratica, è una nuvola che si è costituita nelle zone più basse dell'atmosfera invece che ad alta quota. La nebbia ha origine quando una massa d'aria ricca di umidità, che si trova vicina al suolo, subisce un raffreddamento per il sopraggiungere di una corrente di aria fredda oppure durante la notte. A causa di questo raffreddamento, l'aria diventa satura di vapore acqueo e, quindi, una parte di questo, in eccesso, condensa sotto forma di goccioline.

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Paesaggio nebbioso

La rugiada si forma dal vapore acqueo, condensatosi a contatto con corpi freddi situati in vicinanza del suolo (durante la notte, infatti, il suolo si raffredda insieme a i corpi situati in prossimità di esso).

Nelle fredde notti serene d’inverno, quando la temperatura scende al di sotto di 0 °C, si forma la brina; questa si presenta sotto forma di aghi di ghiaccio, che ricoprono tutti i corpi situati in vicinanza del suolo.

La formazione della brina è dovuta al fatto che il vapore acqueo, presente nell'aria, si trasforma in ghiaccio venendo a contatto con questi corpi che sono molto freddi.

Le precipitazioni atmosferiche e la loro importanza per il ciclo idrologico La pioggia viene favorita da mezzi naturali e dall'intervento dell'uomo.

Per il verificarsi di ciò, devono manifestarsi condizioni atmosferiche adatte.

L 'acqua dei fiumi, mari e laghi evapora grazie al calore del sole.

L'acqua sotto forma di vapore acqueo sale nelle zone più alte della ionosfera, circa sui 12000 m.

A diverse temperature, l'acqua si può trasformare in pioggia, neve o grandine.

La pioggia si manifesta quando la temperatura del globo è superiore ai 15 °C. La neve quando la temperatura dell'area interessata è esattamente a O °C. La grandine, essendo costituita da ghiaccio, si forma solo quando la temperatura è sotto O °C. La caratteristica, comune a questi tre fenomeni naturali, è la precipitazione sulla terra.

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Le precipitazioni atmosferiche sono indispensabili per l'equilibrio idrico e per lo svolgimento del ciclo dell'acqua, che risulterebbe compromesso, anche in maniera grave, dalla loro scarsità, con conseguenze disastrose per la vita sul nostro pianeta.

La forma delle nuvole…

Cirri Le nubi di alta quota sono i cirri, dall'aspetto sfilacciato e senza contorni ben definiti.

Si formano tra i 6 e i 13 km di altitudine e sono costituiti da aghetti di ghiaccio.

Sono cirri, ad esempio, quelle nuvole «leggere» e trasparenti che, passando di notte davanti alla Luna non la oscurano e producono, a volte, degli aloni lievemente colorati attorno ad essa; sono cirri anche le scie che lasciano gli aeroplani quando volano ad alta quota.

Strati Le nubi dall'aspetto stratificato, che coprono la gran parte del cielo, sono gli strati, che si formano tra i 2 e i 6 km di altezza.

Si formano quando l'aria, che sale, ha uniformemente la stessa temperatura e densità.

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Cumuli Sono le nubi verticali, la cui base è situata a circa 2 km dal suolo.

Esse si formano là dove la temperatura al suolo è più alta di quella delle zone vicine.

L'aria calda sale rapidamente verso l'alto, per cui la nube si sviluppa molto in altezza: è costituita da goccioline d'acqua alla base, da cristalli di ghiaccio in cima e ha contorni ben definiti. ____________________________________________________ 1/03/02 Nella seconda fase della trattazione del sottomodulo, è stata svolta una attività sperimentale di progettazione e di costruzione di un pluviometro.

I gruppi sono stati impegnati autonomamente sia nella fase di progettazione che in quella della realizzazione concreta.

Sono stati costruiti sei diversi pluviometri, che i ragazzi hanno analizzato, confrontato e valutato criticamente.

Viene riportata la scheda di progettazione e di realizzazione del pluviometro, ritenuto, concordemente, più funzionale.

Progettazione e costruzione di un pluviometro con materiale povero

Materiale:  sassi;  una bottiglia di plastica liscia;  nastro adesivo;  pennarello indelebile;  righello;  forbici.

Progettazione: schema

Tagliare in due parti la bottiglia

Prendere le due parti e incastrarle tra loro, poi fissarle con nastro adesivo

Posizionare sassi nella parte superiore per filtrare le impurità

Fissare la bottiglia ad una superficie

Segnare le tacche sulla bottiglia (parte inferiore)

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Costruzione: le fasi

 NOTA DIDATTICA: la realizzazione del pluviometro si è rivelata un'attività molto significativa come situazione di apprendimento in quanto ha coinvolto aspetti didattici di rilievo, quali:  la progettualità;  la manipolazione fine di materiali;  il lavoro collaborativo;  il peer tutoring;  la valutazione critica del lavoro dei compagni;  l'autovalutazione del proprio lavoro.

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4^ SOTTOMODULO: la pressione atmosferica in alcuni importanti fenomeni atmosferici.

8/03/02 La trattazione del sottomodulo è stata preceduta da un ripasso del concetto di pressione, già svolto in seconda media, e, in particolare, del peso dell'atmosfera affrontato con il progetto Set, durante gli anni precedenti.

Ne è scaturita la seguente mappa concettuale.

PRESSIONE

è data da

quella

diminuisce con

ATMOSFERICA

è esercitata dal L'ALTITUDINE

FORZA/SUPERFICIE

a livello del mare e a 0 °C equivale a

1, 033 KG-PESO PER OGNI CM2 DI SUPERFICIE

PESO DELL'ARIA

CON IL BAROMETRO

si misura

IN ATMOSFERE

varia con la

LA DENSITA' DELL'ARIA

TEMPERATURA

che dipende da

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VOLUME

IN BAR

Moti dell'aria e venti L'atmosfera circonda la Terra come un enorme involucro, alto alcune decine di chilometri.

L'aria è più densa in basso, vicino al suolo, e meno densa man mano che si sale, fino a scomparire del tutto.

Essa non è mai completamente ferma: i moti dell'aria sono chiamati genericamente venti, che possono essere di diversi tipi, dalle brezze leggere ai violenti uragani.

Il vento Il vento è un fenomeno comunissimo per noi, che va dalla leggera e piacevole brezza alle raffiche di vento gelido, invernale.

Sul nostro pianeta l’energia solare è distribuita in modo eterogeneo; queste differenze determinano il nascere dei moti convettivi: infatti mentre l’aria calda sale quella fredda prende il suo posto.

Questi movimenti creano zone di bassa e alta pressione.

Nelle zone calde, in cui l’aria è in moto ascensionale, si trovano zone di bassa pressione o cicloniche, mentre dove l’aria è fredda e si muove verso il basso si determinano le zone di alta pressione o anticicloniche.

Tra le due aree di pressione diverse si crea un moto al suolo di masse d’aria che vanno dalle zone anticicloniche a quelle cicloniche per cercare di stabilizzare la differenza di pressione: è cosi che si formano i venti.

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L’intensità dei venti si misura con apparecchi chiamati anemometri: misurando la loro rotazione nell’unità di tempo si ricava la velocità del vento.

La direzione, da cui il vento proviene, può essere stabilita per mezzo di una banderuola: essa è un braccio a forma di bandiera che ruota sopra un sostegno fisso, sul quale sono segnati i quattro punti cardinali.

I venti variabili Sono quei venti che spirano in una certa area, nella quale i valori della pressione variano senza seguire ritmi regolari.

Possiamo ricordare la Bora, un vento freddo che soffia dall’Ungheria verso il mediterraneo.

Un vento caldo è lo Scirocco che proviene dalla Siria e soffia fino all’Italia meridionale; un altro vento è il Maestrale che soffia la sua aria fredda da nord - est e giunge dalla Francia fin sul Tirreno settentrionale.

Cicloni e anticicloni Sappiamo che all'Equatore fa molto più caldo che ai poli : ciò è dovuto ad un diverso riscaldamento dei raggi solari.

Vicino all'Equatore si formano perciò zone di bassa pressione e colonne di aria calda ascendente, mentre nelle zone polari vi sono colonne di aria fredda discendenti e alta pressione.

Sulla Terra c'è, quindi, il ciclone equatoriale e l'anticiclone polare.

Vicino alle isole Azzorre, nell'oceano Atlantico, si forma l'anticiclone delle Azzorre.

Generalmente, l'anticiclone porta bel tempo così come il ciclone porta cattivo tempo.

Nell'anticiclone, infatti, c'è una massa di aria discendente, secca perché alle alte quote non c'è molto vapore acqueo. In una zona anticiclonica ci saranno perciò cielo sereno e poche nuvole.

Nella zona ciclonica, la pressione è bassa, quindi viene attirata aria proveniente dalle zone anticicloniche circostanti.

Quest'aria, scorrendo vicino al suolo, raccoglie molta umidità per cui giunge nella zona ciclonica satura di vapore acqueo, formando le nuvole e portando le precipitazioni.

23

15/03/02 Nella seconda fase della trattazione del sottomodulo, è stata svolta una attività sperimentale di progettazione e di costruzione di un anemometro e di un barometro.

I gruppi sono stati impegnati autonomamente sia nella fase di progettazione che in quella della realizzazione concreta.

Sono stati costruiti sei diversi pluviometri e altrettanti barometri, che i ragazzi hanno analizzato, confrontato e valutato criticamente.

Viene riportata la scheda di progettazione e di realizzazione dell'anemometro e del barometro, ritenuti, concordemente, più funzionali.

Progettazione e costruzione di un anemometro con materiale povero

Materiale:  scatola da scarpe;  sassi;  quattro bicchieri di plastica;  filo di cotone;  bastoncino di legno;  chiodini;  spillo.

Progettazione: schema

Mettere la scatola da scarpe chiusa, come base

Riempire la scatola di sassi, in modo che non si sollevi

Attaccare uno spillo ad una parte della girandola, in modo che con il vento sfreghi contro il filo.

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Fissare due bicchieri agli estremi della scatola e tendere un filo di cotone

Prendere un bastoncino e fissarlo verticalmente; sistemare a mo' di girandola gli altri duebicchieri. Fissarli con nastro adesivo e chiodini

Costruzione: fasi

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Progettazione e costruzione di un barometro con materiale povero

Materiale:  Vaso di vetro  Striscia di cartoncino  Pennarello  Palloncino di gomma  Elastico  Forbici  Cannuccia  Nastro adesivo Procedimento:  Piegare a metà la striscia di cartoncino, lasciandone un pezzo per dopo;  fare una piegatura di circa 4 cm, in modo da ottenere un ripiano;  tendere il palloncino sul barattolo (con qualche difficoltà) e fissarlo con l’elastico;  sistemare una cannuccia al centro della membrana;  infine, realizzare una striscia con alcune tacche.

Osservazione Le oscillazioni della cannuccia indicheranno il cambiamento di pressione.

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APPENDICE RELATIVA AL MODULO C :

strumenti di verifica per la valutazione e l'autovalutazione dell'apprendimento; attività di recupero e di potenziamento

Sono state effettuate prove di verifica formativa ( test oggettivi veloci alla fine dei sottomoduli) e sommativa (a fine modulo).

Con le prime si sono raccolte informazioni analitiche e continue sulle modalità di apprendimento degli allievi, utili per poter apportare dei correttivi al percorso didattico programmato e per organizzare interventi di recupero per gli alunni in difficoltà.

Con la seconda, si sono rilevate le competenze acquisite dagli alunni, alla fine dell'intero blocco modulare, in merito agli obiettivi fissati per i tre diversi livelli di apprendimento individuati.

Alla fine dell'intero modulo, è stata svolta dagli alunni, organizzati in gruppi omogenei (quattro di tre e due di quattro, per quanto possibile, sulla base delle loro capacità), una prova pratica di verifica, diversificata per i distinti livelli di apprendimento, corredata di una relazione scritta, attraverso la quale si sono raccolte informazioni utili circa la capacità di analisi, di applicazione, di sintesi e anche circa l'organizzazione delle idee.

Per rendere più oggettiva la valutazione di tale prova, sono state utilizzate delle griglie di correzione per le relazioni scritte ( vedi pag.).

Sempre alla fine del modulo è stato richiesto il completamento di una mappa concettuale semistrutturata per il livello fondamentale e la produzione autonoma di una mappa concettuale per i livelli di consolidamento e di eccellenza.  E' necessario somministrare, nel maggior numero possibile, un pacchetto di prove diversificate nella loro forma in quanto i risultati saranno più attendibili.

Importanti sono risultate anche le discussioni collettive, i brainstorming e le interviste ai ragazzi, allo scopo di rilevare i differenti aspetti del percorso di apprendimento.

Infine, sono stati documentati gli strumenti di autovalutazione utilizzati dagli allievi e le attività di recupero e di potenziamento svolte per i diversi livelli individuati nella classe

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1^VERIFICA FORMATIVA IN ITINERE 1.

Completa le frasi nel modo opportuno .

A. Il vapore acqueo a contatto di un vetro freddo……………………………………….

B. Tolto dal freezer, il ghiaccio…………………………………………………………………….

C. L’acqua di una pozzanghera con il calore del Sole…………………………………..

D. Il vapore acqueo d’inverno, quando fa molto freddo, può………………………..

E. L’acqua di un contenitore per ghiaccioli, messa in freezer………………………..

2.

Indica i passaggi di stato, ai quali si riferisce lo schema, inserendo i termini giusti negli spazi appositi. .…………..

GHIACCIO

ACQUA

…………….

……………… …………………..

VAPORE ACQUEO

3.

Osserva la figura e spiega cosa succede nella situazione illustrata.

………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………..

28

4.

Il grafico si riferisce alla fusione di alcuni cubetti di ghiaccio estratti dal freezer, tritati velocemente e messi in un becker. Il primo valore della temperatura si riferisce a quella dell’ambiente.

Temperatura in °C

Fusione del ghiaccio 30 20 10 0 1

2

3

4

5

6

7

8

Tempo in minuti Rispondi alle seguenti domande: A. perché la temperatura rimane invariata per alcuni valori del tempo, dopo essersi abbassata velocemente?

B. Perché risale lentamente ad un determinato istante?

5.

Rappresenta con uno schema i passaggi di stato dell’acqua, fornendone una interpretazione in termini macroscopici. ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………..

6.

Fornisci un’interpretazione dei passaggi di stato dell’acqua in termini del modello microscopico della materia.

……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………

29

CRITERI PER LA VALUTAZIONE DELLA 1^VERIFICA FORMATIVA LIVELLI DI APPRENDIMENTO 1. Fondamentale

2. di consolidamento

3. di eccellenza

DESCRITTORI DI COMPETENZA 1. Riconoscere i comportamenti fisici dell’acqua in comuni situazioni della quotidianità.

2. Riconoscere i passaggi di stato dell’acqua da schemi e immagini proposti.

QUESITI 1.

2.

3.

1. Riconoscere i comportamenti fisici dell’acqua in comuni situazioni della quotidianità.

2. Riconoscere i passaggi di stato dell’acqua da schemi e immagini proposti.

3. Interpretare grafici sui passaggi di stato e a fornire spiegazioni richieste.

4. Rappresentare i passaggi di stato dell’acqua mediante schemi autonomi e ne fornisce una spiegazione in termini macroscopici.

1.

2.

3.

4.

5.

1. Riconoscere i comportamenti fisici dell’acqua in comuni situazioni della quotidianità.

2. Riconoscere i passaggi di stato dell’acqua da schemi e immagini proposti.

3. Interpretare grafici sui passaggi di stato e a fornire spiegazioni richieste.

4. Rappresentare i passaggi di stato dell’acqua mediante schemi autonomi e ne fornisce una spiegazione in termini macroscopici.

5. Interpretare i passaggi di stato dell’acqua in termini microscopici.

1.

2.

3.

4.

5.

6.

30

QUESITI VELOCI IN FORMA ORALE E DISCUSSIONI COLLETTIVE PER IL CONTROLLO IN ITINERE DELL'APPRENDIMENTO

A. Supponi di mettere in frigorifero per una o due ore circa un bicchiere d’acqua, in modo che questa si raffreddi notevolmente, e di toglierlo, poi, dal frigo. Osserverai formarsi delle goccioline d’acqua sulla parete esterna del bicchiere. Da dove provengono?

B. Quali sono le condizioni in cui l’acqua è allo stato liquido?

C. In quali condizioni l’acqua passa allo stato aeriforme?

D. Che cosa comporta il fatto che l’acqua solidificando aumenta di volume?

E. Sapresti spiegare in termini microscopici le forze di coesione presenti fra le molecole dell’acqua? E le forze di adesione?

F. Che cosa succede, in termini microscopici, durante l’evaporazione dell’acqua?

G. Sapresti descrivere cosa succede durante la solidificazione dell’acqua, anche in termini microscopici?

H. Se dopo esserti infilato un guanto da forno, terresti un cucchiaio freddo sopra il vapore che esce da una teiera, osserveresti formarsi delle goccioline d’acqua sul cucchiaio. Da dove provengono??

NOTA DIDATTICA I quesiti su indicati non sono stati posti in un'unica soluzione ma quando la situazione didattica lo ha reso più opportuno.

Alle volte, ho stimolato discussioni collettive lasciando che i ragazzi intervenissero spontaneamente; altre volte ho moderato brainstorming con l'intervento, a turno, di tutti; altre, ancora, ho condotto vere e proprie interviste ai ragazzi richiedendo una giustificazione della risposta, da essi fornita.

Le informazioni raccolte con tali modalità, insieme a quelle ottenute con i test scritti, hanno fornito, in itinere, una valutazione attendibile sul percorso di apprendimento.

Hanno, inoltre, permesso di intervenire, in maniera mirata, con attività di recupero rivolte ai ragazzi, che via via evidenziavano incertezze e dubbi, e con attività di potenziamento per il livello di eccellenza.

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2^VERIFICA FORMATIVA IN ITINERE

A. Completa il seguente brano con le parole mancanti.

A seconda della temperatura, l’acqua può presentarsi in un diverso stato fisico e precisamente: allo stato……………………….come ghiaccio; allo stato………………….come acqua del rubinetto; allo stato…………………..come vapore acqueo.

L’acqua, nel corso del suo interrotto……………………, passa continuamente da uno stato…………………………..all’altro.

B. Indica con una crocetta quali sono i fattori responsabili del ciclo dell’acqua.  Energia del vento  Energia solare  Energia del mare  Forza di gravità  Forza di coesione molecolare  Legami chimici C. Il seguente disegno rappresenta il ciclo dell’acqua , descrivilo.

32

D. Completa lo schema relativo al ciclo idrologico.

Con il Sole…

Cade sulla terra …

sale…

Acqua degli oceani e delle falde

Condensazione nelle nubi

Ritorna …

E. Descrivi anche con schemi la formazione delle nuvole. ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………

F. Completa scegliendo tra i termini suggeriti nel riquadro.

I nuclei di condensazione sono……………………………come ad esempio il ………………..su cui si depositano le …………………………….d’acqua.

Molecole; particelle; pulviscolo atmosferico; goccioline

G. Al posto dei puntini metti il termine appropriato 1. Per misurare la quantità di pioggia caduta si usa il ……………………………….

3. Il …………………è il motore dell’evaporazione.

4. Quando la temperatura scende sotto lo zero una tipica forma di precipitazione è………………………….

33

CRITERI PER LA VALUTAZIONE DELLA 2^VERIFICA FORMATIVA

LIVELLI DI APPRENDIMENTO 1. Fondamentale

2. di consolidamento

1. di eccellenza

DESCRITTORI DI COMPETENZA 1. Individuare la relazione tra i diversi stati fisici dell’acqua e la temperatura.

2. Individuare i fattori che influenzano il ciclo dell’acqua.

3. Descrivere verbalmente il ciclo dell’acqua, osservando immagini e schemi proposti.

4. Individuare i termini appropriati, fra quelli proposti, per completare affermazioni inerenti le precipitazioni atmosferiche.

1. Individuare la relazione tra i diversi stati fisici dell’acqua e la temperatura.

2. Individuare i fattori che influenzano il ciclo dell’acqua.

3. Descrivere verbalmente il ciclo dell’acqua, osservando immagini e schemi proposti.

4. Individuare i termini appropriati, fra quelli proposti, per completare affermazioni inerenti le precipitazioni atmosferiche.

5. Completare schemi inerenti il ciclo idrologico.

1. Individuare la relazione tra i diversi stati fisici dell’acqua e la temperatura.

2. Individuare i fattori che influenzano il ciclo dell’acqua.

3. Descrivere verbalmente il ciclo dell’acqua, osservando immagini e schemi proposti.

4.Individuare i termini appropriati, fra quelli proposti, per completare affermazioni inerenti le precipitazioni atmosferiche.

5.Completare schemi inerenti il ciclo idrologico.

6. Descrivere anche con schemi la formazione delle nuvole.

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ITEM A. B. C. F. G.

A. B. C. D. F. G.

A. B. C. D. E. F. G.

3^VERIFICA FORMATIVA IN ITINERE

A. Collega ogni strumento di misura alla grandezza cui si riferisce.

STRUMENTI Termometro Barometro Cronometro Pluviometro Igrometro anemometro

GRANDEZZE Umidità Quantità di pioggia Pressione atmosferica Tempo Forza del vento temperatura

B. Vero o falso?  Il vento è costituito da un movimento di masse d’aria VERO

AFFERMAZIONI fredda a un’altra più fredda fredda a una meno fredda o calda di alta pressione a una di bassa pressione di bassa pressione a una zona di alta

Da una zona Da una zona Da una zona Da una zona pressione Generato dalla diversa distribuzione della temperatura

C. Osserva la figura: indica a quale strumento si riferisce e descrivine il funzionamento.

35

FALSO

D. Le seguenti affermazioni sono incomplete: aggiungi l’esatto termine mancante.

1. Sono le variazioni della………………………………..che determinano il tempo atmosferico.

2. L’attuale unità di misura della pressione atmosferica è il……………………………...

3. L’area di ……………………………………..è caratterizzata di solito da aria fredda e asciutta.

4. La zona di bassa pressione è detta………………………………..

5. Il ………………………… è un movimento di masse d’aria da una zona di alta pressione a una zona di bassa pressione.

E. Rispondi sinteticamente alle seguenti domande: 1. Che cos’è la pressione atmosferica?……………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………..

2.

Salendo nell’atmosfera, l’aria diventa più rarefatta: quale conseguenza comporta questo fatto sulla pressione atmosferica?…………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………..

F. La figura si riferisce all’esperienza di Torricelli:  Descrivila sinteticamente

G. Segna con una crocetta l’affermazione esatta.

La pressione atmosferica agisce:  Anche dal basso in alto 36

   

Solo dal basso in alto Solo dall’alto in basso Solo orizzontalmente In tutte le direzioni

CRITERI PER LA VALUTAZIONE DELLA 3^ VERIFICA FORMATIVA

LIVELLI DI APPRENDIMENTO

1. Fondamentale

2. di consolidamento

3. di eccellenza

DESCRITTORI DI COMPETENZA 1) Riconoscere gli strumenti in relazione al loro utilizzo.

2) Individuare le caratteristiche dei venti.

3) Riconoscere il barometro aneroide dallo schema proposto.

4) Riconoscere, dallo schema proposto, l’esperimento di Torricelli e descriverlo sinteticamente.

1)Riconoscere gli strumenti in relazione al loro utilizzo.

2)Individuare le caratteristiche dei venti.

3)Riconoscere il barometro aneroide dallo schema proposto.

4)Riconoscere, dallo schema proposto, l’esperimento di Torricelli e descriverlo sinteticamente.

5)Individuare le cause delle precipitazioni atmosferiche.

1)Riconoscere gli strumenti in relazione al loro utilizzo.

2)Individuare le caratteristiche dei venti.

3)Riconoscere il barometro aneroide dallo schema proposto.

4)Riconoscere, dallo schema proposto, l’esperimento di Torricelli e descriverlo sinteticamente.

5)Individuare le cause delle precipitazioni atmosferiche.

6)Individuare le caratteristiche della pressione atmosferica e il suo comportamento come grandezza fisica.

37

ITEM A. B. C. F.

A. B. C. D. F.

A. B. C. D. E. F. G.

QUESITI VELOCI IN FORMA ORALE E DISCUSSIONI COLLETTIVE PER IL CONTROLLO IN ITINERE DELL'APPRENDIMENTO

1.

2.

3.

4.

Nel suo esperimento, Torricelli usò acqua, alcol, metano o mercurio?

Che cosa vuol dire ciclo dell’acqua?

Quali cambiamenti di stato avvengono durante il ciclo dell’acqua?

Quale fattore condiziona la formazione delle diverse precipitazioni atmosferiche?

5. In che cosa consiste il fenomeno della nebbia?

6. Che differenza c’è tra brina e rugiada?

7. Cos’è una massa d’aria?

8. Come si chiama la superficie di incontro tra due masse d’aria differenti?

9. Come si forma il vento?

10.Come dimostreresti che l’aria ha un peso?

11. Perché l’aria calda sale verso l’alto?

12. Che cos’è l’atmosfera?

13. Qual è l’unità di misura della pressione nel Sistema Internazionale?

14. La pressione atmosferica tende a diminuire con l’aumentare dell’altitudine.

Se a livello del mare la pressione equivale a 1 atm, sulla vetta del Monte Bianco, a 4810 m di altezza, fino a quale valore diminuisce?  NOTA DIDATTICA I quesiti su indicati non sono stati posti in un'unica soluzione ma quando la situazione didattica lo ha reso più opportuno.

Alle volte, ho stimolato discussioni collettive lasciando che i ragazzi intervenissero spontaneamente; altre volte ho moderato brainstorming con l'intervento, a turno, di tutti; altre, ancora, ho condotto vere e proprie interviste ai ragazzi con giustificazione della risposta da essi fornita.

Le informazioni raccolte con tali modalità, insieme a quelle ottenute con i test scritti, hanno fornito, in itinere, una valutazione attendibile sul percorso di apprendimento.

Hanno, inoltre, permesso di intervenire, in maniera mirata, con attività di recupero rivolte ai ragazzi, che via via evidenziavano incertezze e dubbi, e con attività di potenziamento per il livello di eccellenza.

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VERIFICA SOMMATIVA DI FINE MODULO

MODULO C: Terra, Spazio e Ambiente 1^ Sottomodulo: “ Riesame dei passaggi di stato dell’acqua” 2^ Sottomodulo: “Riesame del ciclo dell’acqua” 3^ Sottomodulo: “Le precipitazioni atmosferiche e la loro importanza per il ciclo idrologico” 4^ Sottomodulo: “ La pressione atmosferica in alcuni importanti fenomeni atmosferici” _______________ QUESITO A Quali delle seguenti affermazioni sono vere e quali false?

1.

2.

3.

4.

5.

6.

AFFERMAZIONI Il ghiaccio puro fonde a 0 °c Il vapore acqueo sui vetri freddi solidifica 1 cm3 di ghiaccio pesa 1g L’acqua che contiene sali bolle sotto i 100°C L’acqua solidificando mantiene lo stesso volume L’acqua del mare con l’energia del Sole evapora

VERO

FALSO

QUESITO B Completa con i termini mancanti 1. Le molecole dell’acqua durante l’ebollizione allentano i propri……………… passando allo stato……………………..

2. L’acqua passa dallo stato solido a quello liquido e da questo allo stato………………….grazie al ………………………….

3. Nella formazione della brina il vapore acqueo si è………………………………..

QUESITO C Ordina i termini in modo da illustrare il ciclo dell’acqua e associali alla relativa definizione.

1.

2.

3.

4.

TERMINI condensazione precipitazione evaporazione raccolta

5. assorbimento

AFFERMAZIONI a) l’acqua si trasforma in vapore b) l’acqua raggiunge mari, laghi, fiumi c) il vapore riforma l’acqua d) l’acqua penetra nel suolo e alimenta gli organismi viventi e) l’acqua condensata cade al suolo

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QUESITO D L’insieme dei passaggi continui dell’acqua dall’idrosfera all’atmosfera e viceversa prende il nome di ciclo idrologico.

Descrivine le fasi significative, mettendo in risalto l’importanza dei passaggi di stato per tale complesso fenomeno.

QUESITO E Osserva il grafico e indica a quali fenomeni si riferisce; fornisci, quindi, una interpretazione accurata di essi in termini microscopici.

QUESITO F Realizza due distinte mappe concettuali per : a) i passaggi di stato; b) il ciclo dell’acqua.

QUESITO G Indica il significato dei termini proposti: a) Pressione atmosferica ………………………………………………………………………………….. b) Fronte…………………………………………………………………………………………….. c) Nebbia…………………………………………………………………………………………………………… d) Rugiada…………………………………………………………………………………………………………. e) Nucleo di condensazione QUESITO H Descrivi, anche con schemi, le fasi di progettazione di un pluviometro. ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………..

40

QUESITO I Le due immagini sottostanti si riferiscono a due paesaggi , uno nevoso e l’altro nebbioso.

Descrivi come si formano la neve e la nebbia.

QUESITO L Completa le seguenti affermazioni.

1. Si chiama pressione atmosferica il …………………….esercitato dall’aria su ogni…………………….di superficie.

2. L’umidità dell’……………………….si misura con l’…………………………………………

3. La pressione atmosferica ……………………………..con l’aumentare dell’altitudine.

4. La pressione atmosferica dipende anche dalla ………………………. e dalla …. ……………..dell’aria.

5. Le precipitazioni atmosferiche rappresentano manifestazioni diverse di una stessa sostanza, ………………………., nel corso dei suoi continui……………………………………………………………………………………………………………

QUESITO M Cancella i termini sbagliati.

1. La brina è costituita da: acqua liquida/ ghiaccio/ aria/ vapore acqueo.

2. Le nuvole sono un insieme di tantissime sostanze gassose/ goccioline d’acqua.

3. La nebbia è costituita da: un gas denso/ aria fredda/ un insieme di piccoli frammenti di ghiaccio/goccioline d’acqua.

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4. La pressione atmosferica è la densità/ forza esercitata dall’aria a causa del suo volume/ peso su ogni cm 2 di superficie terrestre.

QUESITO N Indica se le seguenti affermazioni sono vere o false.

AFFERMAZIONI 1. Occorrono all’incirca un milione di goccioline d’acqua per formare una goccia di pioggia.

2. La formazione di una goccia di pioggia è dovuta al fatto che le goccioline d’acqua si urtano e si uniscono fra loro.

3. Sia la neve che la grandine sono costituite da acqua allo stato solido.

4. I chicchi di grandine si formano in seguito a brusche solidificazioni successive di goccioline d’acqua.

VERO

FALSO

QUESITO O Descrivi accuratamente l’influenza della pressione atmosferica nella formazione dei venti. …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………

QUESITO P Indica in modo chiaro la differenza tra un’ area ciclonica e una anticiclonica…………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………

42

CRITERI PER LA VALUTAZIONE DELLA VERIFICA SOMMATIVA

LIVELLI DI APPRENDIMENTO

DESCRITTORI DI COMPETENZA

ITEM

1. riconoscere la relazione tra i passaggi di stato e il modello microscopico della materia nelle immagini, schemi e mappe concettuali proposti (da riviste, manuali, Internet, documentari); 2. riconoscere e distinguere le diverse fasi del ciclo idrologico da schemi, grafici e immagini; 3. riconoscere e classificare, da immagini e grafici forniti, le principali precipitazioni atmosferiche; 4. riconoscere e classificare i principali fenomeni atmosferici da schemi, grafici e immagini proposti; 5.descrivere con schemi o anche solo verbalmente l’azione della pressione atmosferica nella formazione dei venti; 6.costruire un pluviometro, un anemometro e un barometro seguendo fasi già progettate;

A. B. C. G. H. M. N.

1 – 2 – 3 – 4 –5 – 6 7.descrivere le fasi del ciclo idrologico attraverso mappe e/o schemi; 8. descrivere le principali precipitazioni atmosferiche; 9.descrivere, verbalmente o con schemi o con mappe concettuali, l’implicazione dei passaggi di stato nel ciclo ideologico; 10.descrivere e interpretare, mediante schemi e mappe concettuali, i principali fenomeni atmosferici in relazione alle cause che li originano; 11. riconoscere la relazione esistente tra pressione atmosferica, temperatura e densità dell’aria; 12. fornire spiegazioni circa la relazione esistente tra pressione atmosferica, temperatura e densità dell’aria 13. realizzare un pluviometro, un anemometro e un barometro dalla progettazione alla costruzione concreta

A. B. C. D. F. G. H. I. L. M. N.

1. Fondamentale

.

2. di consolidamento

43

1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13

3. di eccellenza

14. Descrivere graficamente (con schemi e/o mappe) i passaggi di stato dell’acqua in relazione al modello ….

15. interpretare la complessità del ciclo idrologico in relazione ai passaggi di stato dell’acqua; 16. interpretare i meccanismi di genesi, relativi alle precipitazioni atmosferiche; 17. interpretare, anche ricorrendo a schemi e mappe concettuali, lo stretto rapporto esistente tra la pressione atmosferica e la formazione dei venti; 18. interpretare, anche ricorrendo a schemi e mappe concettuali, lo stretto rapporto esistente tra la pressione atmosferica e la formazione dei venti;

44

Tutti

PROVA PRATICA DI VERIFICA

 CONSEGNA DI LAVORO PER I LIVELLI FONDAMENTALE E DI CONSOLIDAMENTO: “L’aria esercita una pressione in tutte le direzioni; essa schiaccerebbe tutto se non fosse equilibrata da altre forze opposte, come quelle ad esempio che esercitano i fluidi presenti all’interno del nostro organismo.

Realizza un’esperienza che ti permette di evidenziare cosa succede quando le forze equilibratici vengono a diminuire”.  CONSEGNA DI LAVORO PER IL GRUPPO DI ECCELLENZA “ Prova a realizzare in maniera più semplice l’esperimento degli emisferi di Magdeburgo a partire dal materiale fornito”.

LIVELLI DI APPRENDIMENTO 1. Fondamentale 2. Consolidamento 3. Eccellenza

MATERIALI FORNITI Una lattina di metallo con tappo; acqua; fornello elettrico; guanti da forno.

2 vasi di vetro per marmellata; una guarnizione di gomma della stessa misura dell’imboccatura dei vasi; guanti da forno; forno.

Nota: i gruppi dei livelli 1 e 2 sono stati aiutati con dei suggerimenti nell’organizzazione del proprio esperimento, mentre il gruppo di eccellenza ha lavorato in modo autonomo, soltanto sulla base della conoscenza storica* dell’esperimento.

Ai gruppi dei tre diversi livelli è stata richiesta una sintetica relazione scritta sull'esperimento (valutata in base alla sua significatività e chiarezza espositiva).

Particolare dell’esperimento svolto dai gruppi dei livelli 1 e 2 ___________________________________________________________________________ *Nel 1654 nella città tedesca di Magdeburgo, venne attuato uno spettacolare esperimento, progettato dal fisico Otto von Guericke. Egli prese due semisfere cave di metallo, che potevano combaciare esattamente fra loro con l’interposizione di una guarnizione. Una volta accostate, le due parti formavano una sfera cava, dalla quale si poteva togliere l’aria con una speciale macchina pneumatica. Per potere staccare i due emisferi, che la pressione atmosferica teneva uniti, furono necessari 16 cavalli che tiravano dalle due parti opposte.

45

VERIFICA MEDIANTE MAPPA CONCETTUALE (per completamento o come produzione autonoma)

Si ritiene opportuno, alla fine della trattazione del modulo, allo scopo di verificare ulteriori aspetti dell'apprendimento maturato dai ragazzi durante il percorso didattico, richiedere il completamento di alcune mappe concettuali, per il livello fondamentale, e la produzione autonoma della stessa mappa per i livelli di consolidamento e di eccellenza.

 CONSEGNA PER I LIVELLI DI CONSOLIDAMENTO E DI ECCELLENZA: “Riassumi con una mappa concettuale l’intero percorso tematico del modulo”  PER IL LIVELLO FONDAMENTALE è stato richiesto il completamento di

mappa semistrutturata, con la medesima consegna.

*Ogni alunno ha lavorato da solo alla realizzazione delle mappe e i risultati sono stati soddisfacenti.

Le mappe non sono state documentate perché tante e tutte differenti.

NOTA DIDATTICA E' importante utilizzare le mappe concettuali, sia come strumenti di verifica che come strumenti metodologici per facilitare l'apprendimento, accanto a tutti quelli che l'insegnante reputa più opportuni nella pratica didattica.

Infatti, le mappe concettuali sono rappresentazioni della rete di informazioni riguardanti gli aspetti significativi della conoscenza scientifica dell'alunno.

Esse evidenziano un aspetto della conoscenza dichiarativa, che va oltre la comune conoscenza che gli studenti acquisiscono perché sono una rappresentazione di come gli studenti strutturano tale conoscenza.

Esistono ampi studi a sostegno delle mappe concettuali come mezzi efficaci per imparare; le recenti ricerche indicano, inoltre, che le mappe concettuali possono essere impiegate in modo attendibile come strumento di valutazione dell'apprendimento degli studenti, accanto agli altri strumenti di valutazione più tradizionali

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STRUMENTI PER L'AUTOVALUTAZIONE DELL'ALUNNO

Per riuscire ad organizzare efficacemente il proprio lavoro, attraverso l'utilizzo di una giusta strategia di studio, è necessario che l'allievo sia in grado di valutare le varie fasi della propria attività individuandone i punti deboli.

La capacità di autovalutazione rappresenta un processo metacognitivo di controllo tra i più significativi ed è stata oggetto di ampio studio, negli ultimi 15/20 anni, da parte di molti psicologi come ad esempio i gruppi della Brown, di Nelson e di Flavell e, per stare in Italia, il gruppo MT di Padova e altri studiosi.

L'insegnante, pertanto, deve in ogni modo incrementare tale capacità nell'alunno adottando comportamenti quali:  rendere esplicito ciò che richiede sia nelle verifiche scritte che in quelle orali;  indicare con chiarezza i criteri di valutazione applicati.

Deve, inoltre, promuovere il confronto con i compagni e la comune ricerca di soluzioni ai vari problemi.

Il confronto continuo con i criteri adottati dal docente, può aiutare l'alunno a fare delle previsioni valutative su verifiche già svolte o ad autovalutarsi in una verifica già corretta, imparando a comprendere gli errori compiuti e il livello di prestazione richiesto.

Sono qui indicate alcune proposte per l'alunno.

TABELLA PREVISIONALE E COMPARATIVA DI AUTOVALUTAZIONE. Tipo di verifica

Data

Stima della Previsione Valutazione preparazione (immediatamen dell'insegnan personale(pri te dopo lo te ma della verifica) svolgimento)

Compara zione.

Nell'ultima colonna l'alunno segnalerà se le proprie valutazioni coincidono o no con quelle dell'insegnante.

Analizzando e confrontando i dati sistematicamente, potrà imparare a dare una valutazione del proprio livello di preparazione e a rendersi conto di come ha svolto una verifica.

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SCHEDA DELL'ALUNNO PER L'AUTO- VALUTAZIONE A FINE MODULO. Nella scheda sono elencate le abilità conseguibili attraverso lo svolgimento del modulo e sono individuate quelle in cui gli alunni manifestano maggiori difficoltà, permettendo all'insegnante di intervenire con attività di recupero mirato.

Fai il punto del tuo percorso di lavoro Riflettendo con sincerità su quanto appreso, segna le abilità in cui ti senti sicuro, parzialmente sicuro, totalmente insicuro: S PS TI

Domande A. Nell’interpretare i passaggi di stato dell’acqua per mezzo del modello microscopico della materia, mi sento…

B. Nell’interpretare la complessità del ciclo idrologico in relazione ai passaggi di stato dell’acqua, mi sento……

C. Nell’individuare i vari tipi di precipitazioni atmosferiche, mi sento…..

D. Nel riconoscere l’importanza dei passaggi di stato per il ciclo idrologico, mi sento…

E. Nel riconoscere i principali fenomeni atmosferici, mi sento…

F. Nel riconoscere l’importanza della pressione atmosferica in alcuni importanti fenomeni come la formazione dei venti, mi sento…

G. Nel mettere in relazione la pressione atmosferica con altre variabili come altitudine e densità dell’aria, mi sento…

H. nel progettare e costruire con materiale povero un pluviometro, un anemometro e un barometro, mi sento…

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S

PS

TI

ATTIVITA' DI RECUPERO

 “Rifletti attentamente sulle seguenti attività svolte e cerca di individuare quanto richiesto”.

ATTIVITA' Nello studio dei passaggi di stato dell’acqua in relazione al modello microscopico della materia Nella trattazione del ciclo idrologico in relazione ai passaggi di stato dell’acqua Nello studio dei vari tipi di precipitazioni atmosferiche Nella trattazione dei principali fenomeni atmosferici Nello studio della relazione tra pressione atmosferica e alcuni importanti fenomeni come la formazione dei venti Nell’analisi della relazione tra la pressione atmosferica e altre variabili come altitudine e densità dell’aria Nella progettazione e costruzione, con materiale povero, di un pluviometro, un anemometro e un barometro

CHE COSA HAI RILEVATO DI SIGNIFICATIVO

CHE COSA HAI TROVATO DIFFICILE DA COMPRENDERE O DA SVOLGERE

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ATTIVITA' IN LABORATORIO : " Costruiamo un barometro" MATERIALE: un vaso di vetro; un palloncino di gomma; una cannuccia da bibite; un elastico; una striscia di cartoncino pesante; colla universale; forbici; un vassoio di plastica; pennarello.

PROCEDIMENTO 1° Fase  Piegare a metà la striscia di cartoncino e quindi le due estremità verso l’esterno per circa tre cm, in modo da avere una base d’appoggio;  fissare con l’elastico il palloncino di gomma all’imboccatura del vaso, facendo in modo che resti molto teso.

2° Fase  Con le forbici, tagliare a punta una estremità della cannuccia e incollare l’altra estremità al centro della membrana di gomma;  disporre sul vassoio il vaso e la striscia di cartone in modo che la cannuccia si trovi davanti alla striscia stessa.

3° Fase  Tenere d’occhio la punta della cannuccia, che indicherà il valore della pressione, che si può ricavare dal barometro;  segnare questo valore sulla striscia di cartone. Le variazioni, verso il basso e verso l’alto, della punta della cannuccia indicheranno, in seguito, se la pressione e aumentata o diminuita.

NOTA DIDATTICA 1: questo strumento è di semplice realizzazione ma richiede un po’ di abilità. Esso non fornirà misure precise ma indicherà variazioni “relative” della pressione, cioè indicherà se essa è aumentata o diminuita rispetto a quella osservata precedentemente.

NOTA DIDATTICA 2:

la scelta di costruire un barometro trova la sua giustificazione nel fatto che tale attività permette di intervenire sul concetto di pressione in maniera molto operativa.

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ATTIVITA' DI POTENZIAMENTO (Livello di eccellenza)

Come attività di potenziamento è stata effettuato un approfondimento sull’unità di misura della pressione che viene documentata di seguito.

UNITA’ DI MISURA DELLA PRESSIONE Nel Sistema Internazionale ( SI), l’unità di misura della pressione è il pascal (simbolo Pa), che equivale ad un newton al metro quadrato (N/m 2).

Oltre      

al pascal ci sono : il torricelli (torr), che equivale a un millimetro di mercurio ( mmHg); l’atmosfera (atm); il chilogrammo-Forza al centimetro quadrato ( kgF/cm 2); la baria; il bar; il millibar (mbar) ecc.

Per quanto riguarda al misura della pressione esistono, quindi, tante unità di misura per quanti sono i campi in cui si considera questa grandezza.

Illustriamo di seguito come si passa da una unità di misura ad un’altra, prendendo in considerazione il caso specifico dell’esperimento * sulla legge di Boyle.

Per poter sommare la pressione atmosferica alla sovrappressione data dal manometro a mercurio, si è scelto di esprime in pascal anche la pressione atmosferica.

Allo scopo basta considerare la relazione che dà la pressione atmosferica alla base di una colonna di mercurio alta 76 cm. _____________________________________________________

*L’esperimento è stato svolto, verso la fine della seconda media, nell’ambito dello studio della pressione, e in particolare della legge di Boyle, allo scopo di controllarne la validità. Il dispositivo, allora utilizzato, è utile dal punto di vista didattico, perché, pur non essendo molto preciso, permette di ottenere pressioni circa triple di quella atmosferica. L’apparato sperimentale, usato da Boyle, presenta, infatti, l’inconveniente che non permette di ottenere pressioni né molto alte ( occorrerebbe un tubo di vetro alto decine di metri) né molto basse in quanto non è possibile avere una pressione minore di quella atmosferica.

Il dispositivo sperimentale in questione è costituito essenzialmente da una siringa di plastica della capacità di 30 cm3, con il foro accuratamente sigillato, entro cui viene compressa dell’aria. La siringa viene inserita entro una sede, sistemata su una base di legno, in maniera da rimanere eretta. Sullo stantuffo viene collegata rigidamente una piattaforma, che serve a facilitare la collocazione dei pesi adibiti a comprimere l’aria. Come pesi, sono stati adoperati mattoni uguali, ma possono servire allo scopo anche dei libri, purchè tutti uguali. E’ opportuno che la siringa abbia una capacità non troppo bassa; infatti, maggiore sarà il suo volume, maggiore sarà la precisione percentuale con cui si riuscirà a leggere il valore del volume stesso.

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Tenendo presente la legge di Stivino, si può scrivere: p= d x g x h= 13,56 x 103x 9,8 x 0,76= 1,01 x 105N/m2 = 101 kPa dove d esprime la densità del mercurio in kg/m3, h è l’altezza espressa in metri e g l’accelerazione gravitazionale, per ottenere la pressione in newton in metri quadrati ovvero in pascal.

In base al calcolo effettuato, si può concludere che la pressione normale a livello del mare, cioè, 760 mmHg, equivale anche ad 1 atm, vale cioè 101 kPa. Questa corrispondenza permete, quindi, di calcolare il fattore numerico di conversione dal millimetro di mercurio al pascal e viceversa.

Infatti se, se760 mmHg corrispondono a 101 kPa, allora x mmHg corrisponderanno a 1 kPa. Indicando con x il fattore di conversione, si po’ scrivere la relazione 760 : 101 = x : l da cui si ottiene che x = 7,5; perciò 1 kPa = 7,5 mmHg. Nel caso dell’atmosfera, unità di misura molto comoda quando si ha a che fare con pressioni di valore attorno a quella atmosferica, appunto, poiché 1 atm corrisponde a 101 kPa si ricava immediatamente che 1 kPa equivale a 1/101 atm.

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 MODELLO DI GRIGLIA utilizzato per la correzione delle relazioni scritte nelle ordinarie attività di laboratorio.

ALUNNI

RELAZIONE N.

ESPERIENZA

CONOSCENZA DEGLI ELEMENTI PROPRI DELLA DISCIPLINA

OSSERVAZIO NE DI FATTI E FENOMENI (anche con l'uso degli strumenti)

FORMULAZIO NE DI IPOTESI E LORO VERIFICA ANCHE SPERIMENTA LE

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Annarita Ruberto – I C Bassi – Castel Bolognese - Ra

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COMPRENSIO NE E USO DEI LINGUAGGI SPECIFICI

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