POIC81300V_acqua

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Laboratori del
Sapere Scientifico
LABORATORIO DEL SAPERE SCIENTIFICO
Anni scolastici 2012-2013, 2013-2014
L’acqua…
dall’evaporazione al
suo ciclo
I.C.S. “Don Lorenzo Milani”, Prato
Scuola primaria “Ammannati”
Percorso di scienze sperimentali di chimicofisica
Classi: 4° A-B-C , 5° C
Docenti: Sereno Maila, Bongi Valentina
Riassunto collocazione nel curricolo
l Il percorso sull’acqua è stato svolto in una classe in
quarta e in un’altra è iniziato in classe quarta ed è
terminato in classe quinta.
l Il riscaldamento e l’ebollizione dell’acqua sono fenomeni
quotidiani, sono già stati incontrati dai bambini nel primo
ciclo e nella scuola dell’infanzia.
l Entrambi le classi avevano affrontato in classe terza le
soluzioni, dove avevano usato l’ebollizione per il
recupero del soluto.
l Le classi, negli anni precedenti, avevano affrontato
anche un percorso sulla combustione e uno sulle
proprietà degli oggetti.
l Il percorso sull’acqua prevede di lavorare per due ore
settimanali impiegando circa quattro mesi.
Obiettivi
l Costruire, nell’osservazioni di esperienze concrete,
alcuni concetti scientifici: ebollizione, evaporazione,
distillazione, vapore acqueo, cristallizzazione.
l Individuare strumenti e unità di misura appropriati alle
situazioni problematiche in esame.
l Individuare le proprietà dell’acqua.
l Osservare e schematizzare alcuni passaggi di stato
l Osservare le caratteristiche dell’acqua, riconoscendo la
sua presenza sotto varie forme e il suo ruolo
nell’ambiente.
l Descrivere il ciclo dell’acqua.
Approccio metodologico
Il percorso è stato realizzato attraverso una
metodologia costruttivista che segue cinque fasi:
1.
2.
3.
4.
5.
Esperimento e osservazione di ciò che accade: la costruzione
del significato nella scuola primaria non può fare a meno del
contatto diretto con le cose.
Verbalizzazione individuale scritta di quello che è stato osservato:
la dimensione linguistica ha un ruolo centrale, è lo strumento
fondamentale per il bambino per dare significato al mondo che sta
osservando.
Lettura collettiva delle verbalizzazioni realizzate dai bambini e
discussione collettiva e confronto tra pari.
Ogni bambino corregge o aggiunge alcune parti alla propria
descrizione (affinamento), fino ad arrivare a definire il concetto
scientifico osservato (concettualizzazione).
Dopo aver letto le definizioni ed individuate collettivamente le
caratteristiche principali del concetto scientifico osservato, si
realizza una produzione scritta condivisa del concetto.
Materiali, apparecchi, strumenti
Per realizzare questo percorso sono stati utilizzati i
seguenti materiali:
l Becher graduati 400 cc
l Piastra elettrica
l Bacchette di vetro
l Termometro
l Distillatore
l Acqua distillata, acqua di rubinetto, acqua minerale,
solfato di rame, sale
l Carta bianca e millimetrata
l Computer
Ambiente
l Il percorso è stato realizzato in aula.
l Il materiale occorrente è stato portato in classe.
l Gli alunni si sono disposti in vari modi (in
cerchio, a coppie, a gruppi,…) per poter
osservare gli esperimenti, discutere e lavorare
insieme.
l L’aula è stata “adattata” alle esigenze degli
alunni e delle attività da svolgere in classe.
l È stato importante lavorare in aula perché alcuni
esperimenti richiedevano un’osservazione
giornaliera.
Tempi
l Messa a punto nel Gruppo LSS: sono stati svolti due
incontri di due ore ciascuno per la progettazione del
percorso nei mesi di ottobre. Le insegnanti delle classi
interessate si sono confrontate insieme alle altre sulle
principali attività iniziali da svolgere.
l Progettazione specifica nelle classi: la progettazione è
continuata all’interno del gruppo LSS durante i mesi
successivi fino a dicembre, le attività venivano discusse
e modificate in base alle risposte e alle difficoltà
incontrate dal gruppo classe. Inoltre le insegnanti delle
quarte e quinte hanno continuato la progettazione delle
attività anche durante le ore di programmazione
settimanale.
l Tempo-scuola di sviluppo del percorso: due ore
settimanali, mesi: ottobre 2013 – gennaio 2014
l Documentazione: 20 ore
1° attività
Il riscaldamento dell’acqua
l Collochiamo su una
piastra elettrica un
becker contenente
dell’acqua distillata.
l Chiediamo ai bambini
di osservare quello
che accade.
I bambini sono stati
messi in cerchio intorno
al fornellino e hanno
discusso collettivamente
su quello che stava
accadendo.
Verbalizzazione individuale
l Ogni bambino ha
descritto quello che
stava accadendo
all’acqua nel becker.
l In seguito, hanno
rappresentato
graficamente
l’esperimento.
l Infine i lavori
individuali sono stati
letti ad alta voce, è
seguita una
discussione collettiva
e ogni bambino ha
corretto o aggiunto
alcune parti alla
propria descrizione.
Dopo aver ascoltato le altre
descrizioni, i bambini hanno
aggiunto le parti mancanti
importanti evidenziandole
con un o più
* (asterisco).
Concettualizzazione dell’ebollizione
l È stato chiesto ai bambini di definire
l’ebollizione dell’acqua; sono state lette le
definizioni e individuate collettivamente le
fasi dell’ebollizione.
l In seguito è stata data una definizione
condivisa di ebollizione a ciascun alunno.
2° attività
che cos’è il “fumo”?
l Per comprendere meglio cosa avviene durante
l’ebollizione e chiarire la natura del “fumo” (ovvero la
nebbia), è stato presentato l’esperimento dell’ebollizione
con l’uso del distillatore.
l Inizialmente è stato chiesto ai bambini di osservare
questo strumento e disegnarlo.
Prima di fare l’esperimento dell’ebollizione, è stata fatta
passare l’acqua di raffreddamento dall’imbuto, per far
comprendere ai bambini che nel tubo di vetro ci sono
due percorsi.
Non è stato facile per i bambini comprendere che il tubo
di vetro ha un altro tubo interno; quando i bambini sono
arrivati a disegnare il distillatore non tutti hanno
disegnato la parte interna al tubo di vetro, ma è stato
necessario far osservare nuovamente con attenzione lo
strumento.
Esperimento con il distillatore
l Dopo aver preparato
il distillatore, abbiamo
iniziato il
riscaldamento
dell’acqua.
Cosa accadrà?
Inizia l’ebollizione
Il tubo di vetro interno si appanna…
Dal tubo
iniziano ad
uscire delle
goccioline di
acqua…
Nella beuta non resta più acqua!
L’acqua che prima era nella beuta ora è
nel becher!
l Ai bambini è stato chiesto di osservare e
dopo di rispondere alla seguente
domanda:
“Cosa è possibile osservare con questo
esperimento se lo confrontiamo con il
primo esperimento dell’ebollizione?”
È stato tolto il
tappo della beuta
per vedere il
fumo che usciva.
Dopo aver fatto l’esperimento e aver
notato le differenze con l’ebollizione su
piastra elettrica, è stato chiesto ai bambini
di rispondere individualmente alle
seguenti domande:
- Che cosa è successo all’acqua?
- Quali trasformazioni sono avvenute?
Le risposte
sono state lette
collettivamente
e sono state
apportate le
modifiche
necessarie.
Conclusioni scritte
l I bambini hanno capito che durante
l’ebollizione l’acqua si trasforma in “acqua che
non si vede” e che, quando viene raffreddata,
si ritrasforma in acqua liquida.
l A questo punto è stato inserito il termine
vapore acqueo per indicare “l’acqua che non si
vede”.
Adesso vengono
inseriti i termini
di
condensazione
ed ebollizione
Ai bambini vengono poste le seguenti
domande:
l Il “fumo” che esce quando si toglie il tappo del
distillatore o si fa bollire l’acqua nel becher che
cos’è?
l Perché si forma?
l Quali sono le vostre ipotesi?
l Come pensate di spiegare che il vapore acqueo
presente nel distillatore durante l’ebollizione non
è visibile?
l I bambini rispondono prima individualmente alle
domande, poi le risposte sono state lette e sono
state formulate risposte collettive condivise da
tutti.
l Le risposte condivise sono state cerchiate di
rosso.
l Per i bambini spiegare cos’è il “fumo” è stato un
compito non facile e hanno avuto bisogno di
tempo per riflettere.
Facciamo il punto!
l Il vapore acqueo non è visibile.
l Il “fumo” che esce dall’acqua durante
l’ebollizione è costituito da goccioline
piccolissime di acqua.
Facciamo il punto!
l Il “fumo” si forma perché l’aria che si
trova sopra il becher è fredda ed è in
grado di condensare in parte il vapore
acqueo che esce dall’acqua.
l Il vapore acqueo, presente nel distillatore
durante l’ebollizione, non è visibile perché
durante l’ebollizione il vapore si trasforma
in particelle di acqua talmente piccole da
non essere visibili.
3° attività
Ebollizione dell’acqua di rubinetto
l Ripetiamo
l’esperimento
dell’ebollizione
dell’acqua, versando
in becher acqua di
rubinetto tenendola
sul fornellino fino a
che non si è
consumata tutta.
Chiediamo ai bambini di
osservare questa
esperienza e
confrontarla con quella
dell’ebollizione
dell’acqua distillata.
4° attività
Le acque minerali
l Scegliamo tre tipi di acque minerale con
contenuto salino diverso, sulla base del
residuo fisso.
l Facciamo assaggiare le acque ai bambini
e facciamo registrare le differenze.
l Abbiamo chiesto ai
bambini come
potevamo cogliere le
differenze tra le
acque assaggiate…
l Proviamo a
riscaldarle fino a farle
evaporare.
Registrazione del gradimento delle acque
minerali
Differenze tra le acque minerali
5° attività
Le bolle
Per i bambini non è stato facile rispondere alla domanda “Che cosa sono le
bolle” perché tendono a rispondere che sono aria. È necessario riflettere
insieme sull’esperimento del distillatore per arrivare alla conclusione che
esse sono vapore acqueo.
L’acqua bolle a 100 ° C
l Facciamo riscaldare di
nuovo l’acqua distillata e
registriamo la
temperatura dell’acqua
ogni trenta secondi.
Ripetiamo l’esperimento usando l’acqua
del rubinetto
Evaporazione dell’acqua
Becker sull’armadietto
(lontani dalla fonte di calore)
Becker sulla mattonella riscaldata
(vicini dalla fonte di calore)
Registrazione dei cambiamenti delle soluzioni
vicino e lontano dalla fonte di calore
Concludendo…
Per i bambini rispondere alle domande è
stato facile, avevano compreso le
trasformazioni avvenute durante
l’evaporazione”.
I cristalli
l I bambini hanno constato che le sostanze solide (sale, solfato,…) solubili in acqua sono
recuperabili attraverso l’ebollizione, ma anche attraverso l’evaporazione.
l Hanno notato che durante l’evaporazione il recupero della sostanza avviene lentamente e
si ottiene una sostanza cristallina.
Il ciclo dell’acqua
A questo punto i bambini hanno potuto
rispondere alla domanda “Da dove viene
l’acqua” e sono in grado di spiegare il ciclo
dell’acqua.
Le verifiche
L’ACQUA
l
l
l
l
l
l
l
l
l
l
l
l
Descrivi l’ebollizione dell’acqua
specificando i cinque aspetti che
caratterizzano questo fenomeno.
A quale temperatura bolle l’acqua distillata?
Cosa succede alla temperatura durante il
riscaldamento dell’acqua?
Cosa succede alla temperatura durante
l’ebollizione?
Da cosa è costituito il fumo?
Cosa sono le bolle che escono dall’acqua
liquida?
L’acqua distillata è una soluzione?
Sì
NO
L’acqua di rubinetto è una soluzione? Sì
NO
Che cosa occorre per far evaporare
l’acqua?
Caldo
freddo
Che cosa occorre per far condensare
l’acqua?
Caldo
freddo
Descrivi il ciclo dell’acqua.
Completa lo schema inserendo le
seguenti parole: ACQUA, VAPORE
ACQUEO, EBOLLIZIONE,
CONDENSAZIONE
Risultati ottenuti (analisi critica in
relazione agli apprendimenti degli alunni)
l Questo è un percorso abbastanza lungo e complesso; i concetti
scientifici che vengono presentati non sono di facile comprensione
per l’età degli alunni.
l In alcuni momenti la complessità del percorso può scoraggiare, ma
ci si rende conto successivamente che in questo percorso gli alunni
arrivano a costruire concetti scientifici molto complessi; per far ciò è
necessario tempo e ricorsività su alcune attività come: l’esperimento
con il distillatore, quello dell’ebollizione e quello relativo alla
temperatura. Tutti gli alunni hanno acquisito i concetti scientifici
proposti e sono arrivati a descrivere il ciclo dell’acqua.
l Questo percorso ha ottenuto molto gradimento da parte dei bambini
grazie anche all’uso degli strumenti scientifici, molto interesse ha
suscitato il distillatore, ma anche il termometro: i bambini si sono
sentiti dei veri “scienziati”.
Valutazione dell’efficacia del percorso didattico
sperimentato in ordine alle aspettative e alle
motivazioni del gruppo LSS
l Questo è un percorso non facile da presentare
agli alunni della classe quarta.
l I docenti del gruppo LSS spesso si sono
incontrati per rivedere insieme alcuni passaggi
del percorso, per poterli adeguare alle
conoscenze dei bambini.
l I risultati ottenuti sono stati molto più alti rispetto
all’aspettative; infatti tutti i bambini sono arrivati
a descrivere il ciclo dell’acqua proprio perché
avevano costruito le conoscenze necessarie
attraverso gli esperimenti e le discussioni
collettive.
La sintesi
L’ACQUA
L’ebollizione dell’acqua è quel fenomeno che si verifica ad un certo punto del
riscaldamento dell’acqua e che è caratterizzato dalla contemporanea
presenza dei seguenti aspetti:
1.
formazione di una grande quantità di bolle all’interno dell’acqua;
2.
emissione di “fumo” dalla superficie dell’acqua
3.
agitazione violenta della superficie dell’acqua
4.
diminuzione dell’acqua
5.
temperatura costante dell’acqua di 100°C
Durante l’ebollizione, l’acqua si trasforma in “acqua che non si vede” che, a sua
volta, quando viene raffreddata, si ritrasforma in acqua liquida.
vapore acqueo (o acqua vapore)
per indicare "l’acqua che non si vede".
La trasformazione del vapore acqueo in acqua per raffreddamento
prende il nome di condensazione.
Il “fumo” che esce dall’acqua in ebollizione (quando si toglie il tappo del
distillatore o si fa bollire l’acqua in un becher), che cos’è?
Il “fumo” è costituito da goccioline piccolissime di acqua.
“Perché si forma”? Perché l’aria che si trova sopra il becher è fredda ed è in
grado di condensare in parte il vapore acqueo che esce dall’acqua.
Perché il vapore acqueo (presente nel distillatore durante l’ebollizione) non
è visibile”?
Durante l’ebollizione l’acqua liquida si trasforma in particelle di acqua
talmente piccole da non essere visibili.
L’acqua distillata non contiene sostanze solide, invece l’acqua usuale (di
rubinetto, di fiume, ecc.) contiene sostanze solide e appare come un’unica
sostanza, è in realtà una soluzione.
Le acque minerali vengono convenzionalmente classificate in tre gruppi:
Le acque oligo - minerali che contengono meno di 0,2 g/l di sali,
Le acque medio – minerali che contengono tra 0,2 e 1 g/l di sali.
Le acque minerali che contengono più di 1 g/l di sali.
Le bolle che si formano sono vapore acqueo che sta uscendo
dall’acqua liquida.
L’acqua bolle alla temperatura di 100°C dopo rimane costante.
Questo perché il calore all’ebollizione viene completamente
utilizzato per rompere i legami tra le molecole nel passaggio da
acqua liquida ad acqua vapore.
L’evaporazione dell’acqua è un fenomeno che si verifica sempre,
anche con dell’acqua molto fredda, ma la velocità con cui si forma il
vapore acqueo e con cui l’acqua sparisce cambia a seconda della
vicinanze o della lontananza da fonti di calore.

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