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La chimica in cucina

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La nostra cucina è ricca di dispositivi per riscaldare o raffreddare, di strumenti per mischiare, tagliare, affilare o misurare e infine di sostanze, gli ingredienti, che facciamo reagire tra loro nella preparazione delle nostre ricette.
Ogniqualvolta eseguiamo una ricetta siamo impegnati in un’investigazione scientifica: misuriamo gli ingredienti, li misceliamo o li facciamo reagire insieme, seguendo le istruzioni e per ultimo testiamo la consistenza e il sapore del prodotto del nostro esperimento, assaggiandolo.
In questa risorsa la cucina diventa il laboratorio scientifico che permette di investigare sulle trasformazioni che avvengono negli alimenti durante la loro preparazione e sulle diverse tecniche di conservazione e di cottura dei cibi.

Grado scolastico: Secondaria di I grado – III anno

Obiettivi:
• Distinguere le trasformazioni fisiche dalle trasformazioni chimiche nelle investigazioni con materiali rintracciabili in casa.
• Riconoscere le principali reazioni chimiche che interessano le investigazionicon materiali rintracciabili in casa.
• Classificare i composti in base alla loro natura: ionica o molecolare.
• Riconoscere che i materiali sono formati da particelle microscopiche separate da spazi vuoti.
• Comprendere che le particelle microscopiche, che compongono solidi, liquidi e gas, hanno massa e sono in costante moto.
• Spiegare che ci sono un centinaio di elementi diversi, ordinati nella Tavola Periodica, che si uniscono per formare le molecole dei materiali investigati.

Competenze:
• Spiegare che, a livello atomico-molecolare, i materiali indagati sono discontinui, anche se macroscopicamente appaiono continui.
• Utilizzare il modello cinetico-molecolare per interpretare le trasformazioni fisiche e chimichecon materiali rintracciabili in casa.
• Distinguere le osservazioni dalle spiegazioni delle trasformazioni fisiche e chimiche mediante il modello particellare.
• Registrare le osservazioni con un linguaggio chiaro, conciso e corretto.
• Spiegare che gli atomi e le molecole hanno alcune proprietà degli oggetti macroscopici (per esempio, massa e volume) ma non hanno altre proprietà fisiche come temperatura, colore, punto di fusione, punto di ebollizione, densità, ecc.

Tempo medio per svolgere il percorso in classe: 12 ore, più un giorno per la realizzazione dell’investigazione n. 10.

Prova di valutazione correlata:
Fragole e panna (di P. Fini)

A lume di naso tra le trasformazioni chimiche e fisiche

By: admin Posted in

Questa risorsa, un percorso alla scoperta di che cosa rende odorosi gli alimenti, è incentrata sull’utilizzo delle trasformazioni fisiche e chimiche per l’estrazione e la formazione di alcune molecole odorose presenti negli alimenti. Rilevare la presenza o le trasformazioni di queste sostanze non richiede l’utilizzo di particolari test chimici o di specifica strumentazione; sono sufficienti le capacità olfattive possedute dalla maggior parte delle persone. Attraverso varie attività, tutte svolte direttamente dagli studenti, si passa dalla scoperta delle caratteristiche delle molecole odorose e di alcune metodiche per estrarle da fiori, frutta e piante aromatiche alla loro sintesi in laboratorio o in vivo anche attraverso reazioni enzimatiche. Il tutto senza dover entrare in merito alla struttura chimica delle sostanze e seguendo alcuni dei principi della chimica verde.

Grado scolastico: Secondaria di I grado – III anno

Obiettivi:
• Realizzare semplici operazioni di separazione.
• Annotare sistematicamente le osservazioni compiute al fine di poterle analizzare in tempi successivi.
• Riconoscere nelle situazioni esemplari affrontate i collegamenti con altre situazioni incontrate in contesto quotidiano.
• Individuare quali modifiche subisce un sistema in seguito a una trasformazione chimica o fisica e distingue tra trasformazioni fisiche e trasformazioni chimiche.
• Riconoscere in vari contesti il principio di conservazione della materia.
• Spiegare alcune delle proprietà osservabili della materia utilizzando il modello microscopico.

Competenze:
• Riconoscere cause ed effetti nei fenomeni considerati.
• Confrontare e correlare oggetti e fenomeni della realtà circostante, cogliendone somiglianze e differenze e operando classificazioni.
• Organizzare correttamente le osservazioni e pianificare semplici attività di investigazione.
• Analizzare e interpretare i dati raccolti per trarne conclusioni appropriate.
• Raccogliere dati in contesti diversi, sia in situazioni controllate (laboratorio) sia sul campo, utilizzando diversi tipi di strumenti.
• Ricostruire e comunicare il senso logico delle attività svolte, in coerenza con gli obiettivi proposti.

Tempo medio per svolgere il percorso in classe: 30 ore

Prova di valutazione correlata:
Fiuto chimico (di M. V. Massida)

Le trasformazioni chimiche

By: admin Posted in

Le trasformazioni chimiche, chiamate anche “reazioni chimiche”, portano alla sintesi di sostanze formate da nuove combinazioni degli elementi che erano già presenti nei reagenti. L’idrogeno H2 e l’ossigeno O2, che sono elementi, possono reagire per formare come prodotto l’acqua H2O, un composto chimico diverso dagli elementi di partenza.
Se poniamo su una fiamma una striscia metallica di magnesio, questa si incendia e produce una luce bianca molto intensa.

Obiettivi:
• Confrontare le trasformazioni fisiche con le trasformazioni chimiche.
• Descrivere la Tavola Periodica e distinguere i metalli dai non metalli.
• Rappresentare i materiali e le sostanze e distinguere un elemento, da un composto e da un miscuglio.
• Riconoscere le principali reazioni chimiche.
• Spiegare le proprietà osservabili della materia sulla base della sua struttura microscopica.
• Classificare i composti in base alla loro natura: ionica o molecolare.

Competenze:
• Bilanciare le principali reazioni di combustione.
• Identificare le reazioni acido – base più semplici e bilanciarle.
• Estrarre dai vegetali gli indicatori acido – base e usarli per stabilire se le soluzioni sono acide, basiche o neutre.
• Distinguere le soluzioni in base alla loro conducibilità elettrica.
• Descrivere a parole le più semplici reazioni chimiche identificando reagenti e prodotti.
• Usare il modello cinetico molecolare per rappresentare le reazioni chimiche a livello microscopico.
• Identificare gli elementi della Tavola Periodica in base alla loro densità e ai loro punti di fusione e di ebollizione.

Tempo medio per svolgere il percorso in classe: il tempo da dedicare a ciascuna investigazione (seguita dalla discussione e dalla costruzione della comprensione-competenza) è di circa un’ora. Siccome le attività proposte sono quindici, sarà la scelta operata dal docente a stabilire la durata effettiva dell’attività in classe, che non dovrebbe superare le 12-15 ore complessive.

Prove di valutazione correlate:
Vita da rifiuti 1 (di E. Caroti)
Vita da rifiuti 2 (di E. Caroti)

La teoria cinetico-molecolare

By: admin Posted in

Le stelle e i pianeti sono in perenne moto nello spazio vuoto in cui sono immersi. La nostra stella, il Sole, si muove a grandissima velocità verso il centro della galassia (a circa 220 km/s = 792.000 km/h). La Terra gira intorno al Sole “appena” alla velocità di circa 30 km/s, cioè circa 108.000 km/h.

Grado scolastico: Secondaria di I grado – II anno

Obiettivi:
• Riconoscere che i materiali sono formati da particelle microscopiche separate da spazi vuoti.
• Comprendere che le particelle microscopiche che compongono solidi, liquidi e gas hanno massa e sono in costante moto.
• Distinguere gli atomi dalle molecole e dagli ioni.
• Distinguere le sostanze pure, come elementi e composti, dai miscugli.
• Spiegare che ci sono un centinaio di elementi diversi, ordinati nella Tavola Periodica, che si uniscono per formare le molecole dei composti.
• Rappresentare elementi, composti e miscugli mediante il modello particellare.

Tempo medio per svolgere l’attività in classe: il tempo da dedicare a ciascuna investigazione, seguita dalla discussione e dalla costruzione della comprensione-competenza, è di circa un’ora. Siccome le attività proposte sono dodici, sarà la scelta oculata, operata dal docente, a stabilire la durata effettiva dell’attività in classe, che non dovrebbe superare le 10 ore complessive.

Prove di valutazione correlata:
Il concetto di modello (di E. Caroti)

Dolci… eventi

By: Lorenza Orlandini Posted in

Tematica affrontata: dati e previsioni.

Descrizione: partendo dalla considerazione che nella realtà gli esiti di qualunque tipo di attività non sono noti a priori, attraverso l’esame di diverse situazioni problematiche si intende condurre gli allievi a considerare gli esiti elementari associati ai diversi esperimenti casuali e a costruire eventi composti. Questa attività ha lo scopo di indurre a un’individuazione corretta dello spazio degli eventi per esperimenti casuali, punto chiave per affrontare il tema dell’assegnazione di probabilità ad eventi semplici o composti. L’attività punta sull’uso corretto del linguaggio degli eventi che verrà perciò approfondito a partire dalla formulazione corretta dell’esperimento che origina la situazione problematica. Grafi e tabelle sono gli strumenti didattici proposti per l’individuazione degli spazi degli eventi e di loro particolari sottospazi.

Obiettivi dell’attività:
– costruire lo spazio degli eventi in casi semplici e determinarne la cardinalità;
– operare con gli eventi;
– distinguere tra evento certo ed evento impossibile;
– riconoscere eventi incompatibili, eventi esaustivi.

Tempo medio per svolgere l’attività in classe: 8-10 ore.

Siamo “vincoli” o “sparpagliati”?

By: Lorenza Orlandini Posted in

Tematica affrontata: dati e previsioni.

Descrizione: quando si esaminano fenomeni collettivi (ad es. la piovosità in un luogo in un anno) si osserva che la caratteristica studiata può assumere una pluralità di modalità qualitative o quantitative (ossia la piovosità cambia di anno in anno) e ciò porta alla necessità di costruire indici che sintetizzino alcuni aspetti dei dati osservati. Lo studio dei valori medi ha lo scopo di sintetizzare l’insieme dei dati in un unico valore che possa rappresentarli tutti. Queste sintesi non sono però sufficienti a descrivere il fenomeno studiato ed è necessario costruire altri indici capaci di dare informazioni sulla diversità dei dati. Questa attività si configura come un percorso per l’analisi della variabilità di dati osservati attraverso la costruzione di indici che mettano in luce la variabilità fra i dati oppure rispetto a un valore medio preso come termine di riferimento. Anche in questo caso l’uso e la comprensione della geometria potrà aiutare gli studenti a meglio comprendere i concetti proposti e la loro misura. L’attività è stata predisposta in modo che siano possibili diversi livelli di approfondimento, tenuto conto delle conoscenze e competenze già sviluppate dagli studenti.

Obiettivi dell’attività: saper scegliere/utilizzare, calcolare e interpretare i principali indici di dispersione e variabilità.

Tempo medio per svolgere l’attività in classe: 12-14 ore.

Qual è la probabilità di… sapendo che…

By: Lorenza Orlandini Posted in

Tematica affrontata: dati e previsioni.

Descrizione: l’attività affronta le prime considerazioni relative a eventi condizionati, cioè a eventi che si verificano “subordinatamente” al verificarsi di altri eventi. Ciò contribuisce, forse in modo determinante, a mettere l’allievo sulla strada di quella riflessione critica che tanto potrà essergli utile nella sua vita da “cittadino”. L’attività ha lo scopo di indurre a un’individuazione corretta dello spazio degli eventi, in modo che lo studente sappia distinguere tra evento (inteso generalmente come evento composto) ed evento elementare (l’esito elementare dell’esperimento casuale ovvero un evento non più ulteriormente suddivisibile in altri eventi). L’obiettivo è quello di condurre gli studenti alla scoperta che non tutti gli eventi hanno la stessa probabilità e che la probabilità dipende totalmente dal modo in cui l’esperimento è definito e di assegnare la probabilità a eventi composti in diversi contesti problematici. L’attività porta a individuare eventi dipendenti ed eventi indipendenti, come pure eventi provenienti da esperimenti articolati in più fasi fino ad assegnare a ciascuno le rispettive probabilità (probabilità composte, totali, regola di Bayes). Anche l’uso della tecnologia (simulazione, foglio elettronico, ecc.) è a disposizione dell’allievo nell’ambito delle strategie risolutive di assegnazione della probabilità, per affrontare situazioni nelle quali l’elaborazione del numero dei casi e la casistica generale potrebbero impedire allo studente di cogliere l’essenza probabilistica della situazione che ha davanti; ecco allora che la simulazione col calcolatore si rende necessaria per una migliore didattica che consenta all’allievo di evitare (o superare) un’errata interpretazione probabilistica.

Obiettivi dell’attività:
– conoscere il significato della probabilità e delle sue valutazioni;
– valutare la probabilità in contesti problematici diversi;
– distinguere tra eventi indipendenti e non;
– risolvere problemi mediante probabilità condizionata, probabilità composta, probabilità totale;
– utilizzare i principali pacchetti software applicativi (word processor, foglio elettronico, presentazioni, ecc.) anche in vista del conseguimento della patente informatica secondo la normativa comunitaria.

Tempo medio per svolgere l’attività in classe: 8-10 ore.

Le trasformazioni fisiche

By: admin Posted in

Che ogni disciplina abbia una sua “struttura” con poche idee centrali fra loro saldamente interconnesse, l’aveva spiegato nel 1978 il filosofo della scienza Joseph Schwab. Egli scriveva che i docenti devono comprendere a fondo la struttura della propria disciplina, se vogliono realmente aiutare gli studenti a conquistare le nuove conoscenze e abilità. Quali sono i concetti centrali che sorreggono l’impalcatura di una disciplina e come si connettono l’uno all’altro? In particolare, quali sono le idee di base della chimica e della fisica da proporre agli allievi della scuola secondaria di primo grado?

Grado scolastico: Secondaria di I grado – I anno

Obiettivi:
• Eseguire semplici misure dirette e indirette utilizzando le unità di misura del Sistema Internazionale (SI).
• Progettare semplici investigazioni.
• Classificare i materiali in base al loro stato fisico.

Tempo medio per svolgere il percorso in classe: il percorso che suggeriamo è il seguente: riservare 6 ore per le prime 11 investigazioni, suddivise in stazioni, come mostrano i filmati allegati; le restanti 4 ore serviranno per lo studio dell’acqua e delle sue implicazioni ambientali.

Prove di valutazione correlate:
Trasformazioni fisiche (di E. Caroti)
Vita da rifiuti 1(di E. Caroti)
Vita da rifiuti 2 (di E. Caroti)

I grafici… questi sconosciuti

By: Lorenza Orlandini Posted in

Adattamento da “Matematica 2003”

Tematica affrontata: dati e previsioni: scelta, costruzione e lettura di rappresentazioni grafiche per distribuzioni statistiche.

Descrizione: l’attività si inserisce in ambito statistico con collegamenti interdisciplinari ed extra- scolastici. L’attività coniuga la conoscenza delle diverse rappresentazioni grafiche delle distribuzioni statistiche con la capacità di saperle costruire e la competenza di saper scegliere quella più adatta a risolvere il problema reale da studiare rispetto al tipo di carattere studiato e al contesto. L’attività mette in gioco situazioni problematiche che gli studenti possono incontrare nella quotidianità e che potranno ritrovare da adulti. Innanzitutto si intende mostrare come una rappresentazione grafica possa aiutare ad analizzare la problematica studiata cogliendone aspetti interessanti legati, ad esempio, alla disposizione dei dati. Si vuole far emergere che esistono diverse tipologie di rappresentazione grafica e che è necessario scegliere di volta in volta quella più idonea a rappresentare il problema oggetto di studio, in relazione al carattere studiato e all’informazione che si vuole estrarre dalla distribuzione da rappresentare. Particolare attenzione viene rivolta a quelle situazioni in cui, attraverso lo studio di una rappresentazione grafica, si può giungere a conclusioni errate o per una scelta non idonea del grafico usato o per la costruzione errata dello stesso.

Obiettivi dell’attività:
– passare dalla matrice dei dati grezzi alle distribuzioni di frequenze e alle corrispondenti rappresentazioni grafiche (anche utilizzando adeguatamente opportuni strumenti informatici);
– leggere e interpretare tabelle e rappresentazioni grafiche.

Tempo medio per svolgere l’attività in classe: 4-6 ore.

Un gioco con tre dadi

By: Lorenza Orlandini Posted in

Adattamento da “Matematica 2001”

Tematica affrontata: dati e previsioni.

Descrizione: l’attività ha lo scopo di indurre a una individuazione corretta dello spazio degli eventi elementari, in modo che gli studenti sappiano distinguere tra evento elementare, risultato minimo dell’esperimento (ovvero un evento non più ulteriormente suddivisibile in altri eventi) ed evento casuale (inteso generalmente come evento composto) e infine assegnare a essi la corrispondente probabilità. L’approccio operativo proposto per l’attività non necessita di prerequisiti particolari, non sono necessarie definizioni né teoremi sulle probabilità. Passo dopo passo l’attività porta a scoprire concetti importanti quali lo spazio degli eventi elementari associato a un esperimento casuale, l’evento casuale, l’assegnazione della probabilità agli eventi (come rapporto fra casi favorevoli e casi possibili), scoprendo così che non tutti gli eventi hanno la stessa probabilità e che la probabilità dipende strettamente dal modo in cui l’esperimento casuale è definito. Ciascuna fase dell’attività parte dall’effettuazione materiale dell’esperimento proposto (lancio dei dadi) cui segue l’annotazione degli esiti realizzati e giunge infine la simulazione dell’esperimento stesso usando il foglio di calcolo. Successivamente, attraverso la costruzione di tabelle e grafici, si perviene all’assegnazione della probabilità ai diversi esiti e all’analisi dei risultati ottenuti. La caratteristica fondamentale dell’attività è l’attenzione al contesto, cioè al modo in cui l’esperimento casuale viene eseguito e al suo legame con l’assegnazione delle probabilità agli eventi a esso associato. Interessante è anche lo spunto storico in quanto l’argomento offre la possibilità di ricordare quello che in quasi tutti i libri viene descritto come l’inizio del calcolo delle probabilità, ovvero lo scambio epistolare tra Pascal e Fermat relativamente al quesito posto dal “Cavaliere di Méré”.

Obiettivi dell’attività:
– probabilità e frequenza;
– significato della probabilità e sue valutazioni;
– costruire lo spazio degli eventi in casi semplici;
– utilizzare i principali pacchetti software applicativi (word processor, foglio elettronico, presentazioni, ecc.) anche in vista del conseguimento della patente informatica secondo la normativa comunitaria.

Tempo medio per svolgere l’attività in classe: 2-3 ore.

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