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Piedi felici
Scarpe a prova di ghiaccio
Ingegneria dei materiali
Materiali, trasmissione del calore, isolamento termico e
metodo scientifico
Unità per studenti dai 9 ai 12 anni
1
Il presente documento è stato prodotto in conformità al contratto CE n. 288989
Documento distribuito con licenza Creative Commons Attribuzione - Non commerciale 4.0 Internazionale.
Introduzione
"Piedi felici" è una delle dieci unità didattiche per la scuola primaria e secondaria di I grado
sviluppate per supportare l'apprendimento delle scienze attraverso svariate sfide di progettazione
sul tema dell'ingegneria. Le sfide riprendono il modello di apprendimento basato sull’indagine
Engineering is Elementary®, ("L’ingegneria è elementare"), sviluppato con successo dal Museo della
Scienza di Boston. Ciascuna unità affronta un diverso ambito scientifico e un diverso settore
dell’ingegneria, richiede solo materiali economici e ha l’obbiettivo di supportare lo studente
nell’esplorazione scientifica e nella progettazione di tipo problem-solving. Le unità sono state
sviluppate per incuriosire una grande varietà di studenti e per mettere alla prova gli stereotipi
sull'ingegneria e sugli ingegneri, migliorando l’interesse sia degli studenti che delle studentesse
verso la scienza, la tecnologia e l'ingegneria.
Il nostro approccio pedagogico
In ogni unità le attività sono organizzate seguendo le 5 fasi del processo di progettazione
ingegneristico: formula domande, immagina, pianifica, realizza e migliora. Prestare attenzione a
queste 5 fasi aiuta gli insegnanti a formulare domande, e gli studenti a stimolare la propria creatività
rimanendo liberi di sviluppare le proprie abilità di problem-solving, testare le possibili alternative,
interpretare i risultati e valutare le soluzioni. I compiti e le sfide sono stati progettati per poter avere
molteplici soluzioni e per evitare le "risposte giuste". In particolare, gli ideatori delle unità, hanno
cercato di evitare situazioni che enfatizzassero la competizione, che può scoraggiare alcuni studenti,
cercando però di mantenere viva la motivazione a voler risolvere un problema. Un obiettivo
importante in tutte le unità è quello di massimizzare le opportunità di lavorare in gruppo per favorire
gli studenti nell’apprendere lavorando insieme e nel comunicare efficacemente le proprie idee.
Mentre esaminano un nuovo problema, è fondamentale per gli studenti discutere le proprie idee,
individuare le conoscenze necessarie, condividere i risultati ottenuti, progettare le soluzioni e quindi
migliorarle.
Come sono organizzate le unità
Ogni unità inizia con una lezione generale preparatoria, comune a tutte le dieci: la lezione 0. Gli
insegnanti che scelgono di utilizzare più di un’unità dovranno cominciare con questa lezione la prima
volta e con la lezione 1 nelle unità successive. La lezione 1 introduce un contesto narrativo o un
problema che prepara a quello che avviene in seguito: la lezione 2 che è incentrata sull'esplorazione
dell’ambito scientifico che gli studenti devono approfondire per risolvere il problema. Nella lezione 3
gli studenti progettano e realizzano la soluzione proposta. Infine la lezione 4 dà agli studenti
l'opportunità di valutare, presentare e discutere quello che hanno fatto.
Ciascuna unità è comunque unica, alcune sono più impegnative in termini di comprensione
scientifica, e quindi il tempo richiesto per ciascuna può variare. Nella presentazione di ogni unità
sono riportati i tempi indicativi e le età di riferimento degli studenti. Le unità sono progettate per
essere flessibili e gli insegnanti possono scegliere quali attività preferiscono svolgere; le unità
offrono inoltre la possibilità agli insegnanti di differenziare le attività in modo da dare spazio a
un’ampia gamma di abilità.
2
Assistenza per gli insegnanti
Ciascuna unità è stata scritta per fornire un appropriato supporto scientifico, tecnico e pedagogico a
insegnanti con diversi livelli di esperienza e competenza. Ogni lezione fornisce suggerimenti e
consigli per favorire l’apprendimento basato sull'indagine, l'organizzazione e la preparazione della
classe. Le attività scientifiche e di costruzione sono illustrate con fotografie. Le note di pedagogia
scientifica in Appendice spiegano e discutono la scienza trattata nell'unità e come facilitare la
comprensione dei concetti fondamentali per studenti di quella fascia d'età. Le schede didattiche
forniscono anche le risposte e possono essere fotocopiate.
3
Sommario
Introduzione .................................................................................................................................................... 2
Presentazione dell'Unità ................................................................................................................................. 5
Risorse ............................................................................................................................................................. 6
Lezione 0 – Progettare una busta ................................................................................................................. 10
0.1 Introduzione - 10 minuti - attività in piccoli gruppi e discussione con l'intera classe ............................ 11
0.2 Attività 1 - Che cosa è una busta? - 5 minuti, in piccoli gruppi ............................................................... 11
0.3 Attività 2 - Abbinare le buste agli oggetti - 15 minuti - piccoli gruppi e discussione in classe ............... 12
0.4 Attività di approfondimento - facoltativa - 10-30 minuti - in piccoli gruppi .......................................... 13
0.5 Conclusione - 10 minuti - discussione con l'intera classe ....................................................................... 13
0.6 Risultati dell'apprendimento - per valutazione opzionale ...................................................................... 14
Lezione 1 – Qual è il problema ingegneristico? ............................................................................................ 15
1.1 Attività introduttiva - Il viaggio in Groenlandia - discussione dell’intera classe - 15 minuti ................... 16
1.2 Il processo di progettazione ingegneristico e la sfida - discussione con tutta la classe - 10 minuti ....... 16
1.3 La fase "FORMULARE DOMANDE" - osservare le suole - lavoro di gruppo/coppia - 25 minuti .............. 16
1.4 Conclusione - plenaria - 10 minuti .......................................................................................................... 18
Lezione 2 – Cosa abbiamo bisogno di sapere? .............................................................................................. 19
2.1 Attività introduttiva - cosa succede al pupazzo di neve? - lavoro di gruppo/discussione con
l’intera classe - 20 minuti ........................................................................................................................ 20
2.2 Come fermiamo lo scioglimento di un cubetto di ghiaccio? - lavoro di gruppo - 15 minuti ................... 21
2.3 Altre notizie sull’isolamento termico - lavoro di gruppo/ discussione con l’intera classe - 20
minuti....... ............................................................................................................................................... 21
2.4 Trasmissione del calore - toccare e misurare l’ambiente - lavoro di gruppo/discussione con
l’intera classe- 25 minuti ......................................................................................................................... 22
2.5 Attività opzionale - Buoni e cattivi conduttori di calore - lavoro di gruppo/ discussione con
l’intera classe - 15 minuti ........................................................................................................................ 24
2.6 Esperimenti con i materiali isolanti - lavoro di gruppo/discussione con l’intera classe - 30 minuti ....... 24
2.7 Migliorare la capacità isolante - discussione con l’intera classe - 15 minuti .......................................... 26
2.8 Conclusione - ripasso - discussione con l’intera classe - 10 minuti ......................................................... 26
Lezione 3 – Costruiamo! ................................................................................................................................ 28
3.1 Attività introduttiva - La sfida ingegneristica e il processo di progettazione - discussione con
l’intera classe - 5 minuti .......................................................................................................................... 29
3.2 "Formula domande" - lavoro di gruppo e discussione con l’intera classe - 15 minuti ............................ 29
3.3 "Immagina" - lavoro di gruppo - 10 minuti ............................................................................................. 30
3.4 "Pianifica" - lavoro di gruppo - 15 minuti................................................................................................ 30
3.5 "Realizza e metti alla prova" - lavoro di gruppo - 35 minuti ................................................................... 30
3.6 "Migliora" - lavoro di gruppo - 25 minuti ................................................................................................ 31
3.7 Conclusione - plenaria - 5 minuti ............................................................................................................ 31
Lezione 4 – Come abbiamo fatto? ................................................................................................................ 32
4.1 Attività introduttiva - lavoro di gruppo - 20 minuti ................................................................................ 33
4.2 Presentare il proprio lavoro - 45 minuti ................................................................................................. 33
4.3 Plenaria guidata dall’insegnante - 5 minuti ............................................................................................ 33
Appendici ...................................................................................................................................................... 34
Schede Didattiche ......................................................................................................................................... 35
Note scientifiche per gli insegnanti riguardo l’isolamento termico ................................................................................. 54
Alcune idee degli studenti in merito alla scienza dell’isolamento termico ...................................................................... 57
Informazioni per gli insegnanti ...................................................................................................................................... 59
Partner.. ........................................................................................................................................................................ 62
4
Presentazione dell'unità
Durata: 370 minuti (6 ore 10 minuti)
Gruppo target: studenti dai 9 ai 12 anni
Descrizione: In questa unità gli studenti lavorano come ingegneri dei materiali per trovare una soluzione al
problema proposto, che consiste nel costruire suole di scarpe termicamente isolanti. La sfida viene proposta
agli studenti nel contesto di un viaggio in Groenlandia: al loro arrivo all’aeroporto, scoprono che la valigia che
conteneva tutti i loro stivali imbottiti è andata persa. Avevano però programmato un giro su una slitta trainata
dai cani per il giorno successivo, alla quale non vogliono rinunciare, quindi devono ingegnarsi e costruire delle
scarpe che tengano i loro piedi caldi.
Ambito scientifico: questa unità fa riferimento all’ambito scientifico delle proprietà dei materiali, della
trasmissione del calore, dell’isolamento termico e del metodo scientifico.
Settore ingegneristico: questa unità presenta agli studenti il settore dell’ingegneria dei materiali.
Obiettivi: in quest’unità gli studenti impareranno
• i principi dell’isolamento termico;
• la capacità di vari materiali di isolare e le loro differenti proprietà;
• a trasferire le conoscenze acquisite dallo studio dei materiali isolanti e dei conduttori di calore al
processo di costruzione delle suole per scarpe;
• a lavorare e sviluppare le proprie idee per la risoluzione di un problema utilizzando il processo di
progettazione ingegneristico.
Le lezioni in questa Unità:
La lezione generale preparatoria mira a far comprendere agli studenti quanto l’ingegneria sia fondamentale
nella vita di tutti i giorni, anche se non sempre è evidente.
La lezione 1 introduce il problema ingegneristico, il suo contesto e il processo di progettazione ingegneristico.
La classe va in gita in Groenlandia. Durante il viaggio, i bagagli che contenevano i loro stivali imbottiti, vanno
perduti. Devono lavorare come gli ingegneri per progettare e costruire suole per scarpe isolanti. In questa
lezione gli studenti devono tenere conto delle loro preconoscenze in materia di isolamento termico e di
progettazione di suole di scarpe. Viene introdotto il processo di progettazione ingegneristico, un modello in 5
fasi che costituirà lo schema di lavoro da seguire.
Nella lezione 2 si entra nella fase "formula domande" del processo di progettazione ingegneristico, che porta
allo studio della trasmissione del calore e delle proprietà di isolamento termico dei materiali.
Durante la lezione 3, gli studenti sono coinvolti nell’applicazione pratica del processo di progettazione
ingegneristico per risolvere il problema: devono progettare e costruire delle suole di scarpe isolanti. Gli
studenti applicano le conoscenze acquisite in materia di isolamento termico, alla progettazione delle loro
scarpe. Successivamente dovranno verificare che tutti i requisiti siano stati soddisfatti. Sulla base dei risultati,
potranno apportare dei miglioramenti ai loro progetti.
Nella lezione 4, si valuta il lavoro svolto e il metodo di lavoro utilizzato.
5
Risorse
Elenco di tutti i materiali e quantità necessarie per 30 studenti.
Materiale
Scarpe vecchie da
smontare
Quantità
totale
15
Lezione 0
Lezione 1
Lezione 2
Lezione 3
Lezione 4
15
Cubetti di ghiaccio
50
50
Bicchiere termico in
polistirene
10
10
Bastoncini di vari
materiali (10 cm x 0,5
cm):
Ferro
Rame
Alluminio
Legno
Plastica
Vetro
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
10
Bollitore elettrico
1
1
6
Oggetti per fare buchi
(es. chiodi)
10
10
Termometro digitale
(con accuratezza di
misurazione di 0,1 gradi)
10
10
10
Timer/cronometro
10
10
10
Ghiaccio sintetico
10
10
10
Forbici
10
10
10
Righelli
10
10
10
7
Straccio usa e getta/
straccio per piatti (per la
parte superiore e
inferiore della suola)
20
10
10
Scatole di fiammiferi di
dimensioni medie (con
fiammiferi)
12
12
12
Borse di plastica da 2l
20
20
20
Strofinaccio, in
polistirene
1 confezione
1
confezione
1
confezione
Lana (es. calze)
4 paia
4 paia
4 paia
Elastici di gomma a
200
200
200
8
sezione larga
Giornali
4
4
4
Cannucce
100
100
100
Colla – meglio una pistola
per colla a caldo o
pinzatrice
10
10
Nastro adesivo di carta
15 m.
15 m.
9
Lezione 0 – Progettare una busta
Che cos’è l'ingegneria?
Durata: potete scegliere quanto tempo dedicare a questa lezione in base al livello di esperienza degli studenti.
L'introduzione, le attività principali e le conclusioni richiederanno fino a 40 minuti; per eventuali attività di
approfondimento saranno necessari altri 10-30 minuti.
Obiettivi: in questa unità gli studenti impareranno che
 gli ingegneri progettano soluzioni ai problemi utilizzando una serie di tecnologie diverse;
 le tecnologie da impiegare per risolvere un determinato problema dipendono dal contesto e dai materiali
disponibili;
 gli oggetti costruiti sono stati progettati per risolvere problemi;
 gli ingegneri possono essere sia uomini che donne.
Risorse (per 30 studenti)
 8 blocchetti di post-it
 8 set di almeno 5 tipi diversi di buste
 8 set di almeno 5 oggetti diversi
Preparazione
 Raggruppate una serie di buste e confezioni
diversi
 Stampate copie della scheda didattica 1
 Raccogliete le immagini per l'attività
introduttiva


8 set di confezioni/imballi (per le attività di
approfondimento opzionali)
Cartoncino, carta, colla, forbici (per le attività
di approfondimento opzionali)
Metodo di lavoro
 Piccoli gruppi
 Discussione con l'intera classe
Contesto e background
Questa lezione è comune a tutte le unità ed è volta a incoraggiare gli
studenti a riflettere su cosa sia la tecnologia e a superare gli stereotipi
sugli ingegneri (in particolare quelli di genere) e sull’ingegneria.
Il suo scopo è stimolare la consapevolezza che gli oggetti costruiti sono
stati progettati per un particolare scopo e che la tecnologia in senso lato
riguarda qualsiasi oggetto, sistema o processo che è stato progettato e
modificato per risolvere un certo problema o soddisfare una necessità
particolare.
Gli studenti hanno la possibilità di riflettere su questo concetto
discutendo insieme su quale problema si propone di risolvere un
determinato oggetto tecnologico (nel caso specifico, una busta). In questa lezione gli studenti discuteranno della
varietà di tecnologie che vengono utilizzate per progettare una busta per un uso specifico.
Altro obiettivo di questa lezione è quello di evitare giudizi di valore in merito a tecnologie più avanzate, o "high
tech", rispetto a quelle meno avanzate, o "low tech", e incoraggiare gli studenti a rendersi conto che quello che
conta è che una certa tecnologia sia appropriata a un particolare contesto: la gamma dei materiali disponibili
determinerà il tipo di tecnologia che l’ingegnere utilizza per risolvere un determinato problema.
È proprietà dei Partner del progetto ENGINEER e la sua distribuzione o riproduzione non sarà consentita senza la previa
autorizzazione formale.
0.1 Introduzione- 10 minuti - attività in piccoli gruppi e discussione con l'intera classe
Dividete la classe in gruppi di 4 studenti ciascuno e date ad ogni gruppo un blocchetto di
post-it. Chiedete ai gruppi di discutere tutti gli aspetti che associano ai termini "ingegneria" e
"tecnologia". Assicuratevi che, durante la discussione, ciascun membro dei vari gruppi
contribuisca scrivendo almeno un'idea sul post-it.
Invitate tutti i gruppi ad attaccare i post-it su un cartellone e a spiegare brevemente le loro
scelte al resto della classe. Conservate la lista di idee per una revisione al termine della
lezione.
Assistenza ulteriore per la discussione
Questa parte della lezione può essere ampliata mostrando agli studenti immagini di esempi
stereotipici e insoliti di ingegneria, e chiedendo loro poi di raggruppare le immagini a seconda
che le associno o no all’ingegneria. Per quest’attività potete utilizzare la Scheda Didattica 1
oppure potete disporre le immagini su un tavolo, in modo da farle vedere a tutta la classe. Fate
lavorare gli studenti a coppie e fategli decidere quali immagini pensano che siano associate
all'ingegneria e quali no, facendogli motivare la loro decisione. A questo punto ogni coppia di
studenti deve confrontarsi con un’altra coppia e discutere di eventuali differenze o punti in
comune delle proprie idee. Potete usare queste idee come punto di partenza per una discussione
con l’intera classe; è necessario incoraggiare gli studenti ad ampliare il loro modo di pensare in
merito a cosa sia l’ingegneria e quali possano essere i soggetti coinvolti.
0.2 Attività 1 - Che cos’è una busta? - 5 minuti - in piccoli gruppi
Organizzate gli studenti in piccoli gruppi per discutere su cosa sia una busta e quali sono i
suoi aspetti costitutivi. Per facilitare la discussione, presentate una serie di esempi di buste
che servono a coprire e/o proteggere oggetti o materiali per un determinato scopo (vedi
immagini).
Una parte importante di quest’attività è quella di incoraggiare gli studenti a rendersi conto che
vi sono numerose interpretazioni del concetto di busta. Nelle immagini sono presenti alcuni
esempi che possono mettere in discussione l'idea di "busta": essi comprendono interpretazioni
più ampie su cosa sia effettivamente una busta, in altre parole qualcosa che "ospita",
"protegge", "tiene fermo", "copre", "nasconde" o persino "rivela" una serie di oggetti diversi.
0.3 Attività 2 - Abbinare le buste agli oggetti - 15 minuti - piccoli gruppi e discussione in classe
Dividete la classe in gruppi di 4 studenti ciascuno e date loro una serie di buste e oggetti che
potrebbero essere inseriti nelle buste. Chiedete agli studenti di scegliere quali sono le buste
più adatte agli oggetti e di spiegare il perché.
Gli oggetti in questione possono essere un paio di occhiali, un certificato, una fotografia che non
deve essere piegata, un gioiello fragile, un DVD, una serie di documenti riservati, un paio di
forbici. La gamma di oggetti e di buste può variare in base al contesto e alle disponibilità.
Le domande seguenti possono essere utili per guidare la discussione:
─ In quale materiale è realizzata la busta?
─ Quali elementi di fissaggio e chiusura sono utilizzati nella busta?
─ Per quale serie o quali tipi di oggetti si potrebbe utilizzare la busta?
─ Con quali altri materiali potrebbe essere fabbricata?
Ciascun gruppo riferirà poi le proprie idee alla classe.
A questo punto potete scegliere di guidare la discussione e di illustrare le varie tecnologie
utilizzate per la realizzazione ogni tipo di busta, compresi i tipi di strutture, i fissaggi e le
chiusure utilizzate (per es. fissaggi riutilizzabili o permanenti, aree rinforzate, materiali interni
ed esterni, sigilli degli spigoli). Questa è un'attività di valutazione attraverso cui ci si può
riallacciare al processo di progettazione ingegneristico: la discussione potrebbe comprendere
una riflessione riguardo al processo in cui sono coinvolti gli ingegneri quando creano un oggetto
destinato a risolvere un problema particolare.
0.4 Attività di approfondimento - facoltativa - 10-30 minuti - in piccoli gruppi
1. Date agli studenti una serie di buste e chiedete loro di valutarne la progettazione in
termini di adeguatezza allo scopo (vedi figura).
Si potrebbe fare un confronto tra le
varie buste in base ai tipi di fissaggi e
di rinforzi utilizzati e in base ai tipi di
materiali utilizzati (per es.
l'imbottitura a bolle d'aria,
l’assorbenza, la robustezza, o la
resistenza allo strappo).
Si potrebbe integrare quest’attività
esaminando diversi tipi di
confezioni/imballi in relazione alla
presenza di alette e in quale modo
esse vengono utilizzate per ridurre (o
eliminare del tutto) la presenza di
sostanze adesive nel processo di produzione. Nelle 3 immagini seguenti si vedono esempi di
confezioni senza adesivi: la loro realizzazione prevede quindi l’utilizzo di un solo materiale dato
che come elementi di fissaggio vengono usati tagli e pieghe.
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2. Organizzate gli studenti in piccoli gruppi per progettare e/o realizzare una busta adatta a
contenere un particolare oggetto. I componenti dei vari gruppi dovranno attingere alle loro
conoscenze in materia di materiali e processi produttivi per realizzare esempi di progetti
alternativi. I progetti possono essere valutati in seguito discutendone con l’intera classe.
0.5 Conclusione - 10 minuti - discussione con l'intera classe
Attraverso una discussione con tutta la classe, riprendete i post-it utilizzati in precedenza (e,
se è il caso, i raggruppamenti di immagini abbinate o meno al concetto di ingegneria) e
analizzate insieme agli studenti in che modo sono eventualmente cambiate le loro
convinzioni iniziali. Chiedete loro quindi di riflettere su quale sia il ruolo dell’ingegnere e cosa
sia la tecnologia.
─ Fate notare agli studenti che la maggior parte degli oggetti che utilizziamo è realizzata
per adempiere a uno scopo ben preciso e che gli ingegneri utilizzano una serie di abilità
diverse per trovare soluzioni ai problemi.
─ Ciò comporta la necessità di riflettere sulle soluzioni per risolvere determinati problemi:
alcune funzionano, altre hanno meno successo; il processo di progettazione
ingegneristico comprende la fase di valutazione e di miglioramento.
─ Ciò che veramente conta non è che la tecnologia sia "low tech" o high tech", quanto che
sia appropriata – gli ingegneri devono prendere in considerazione il loro contesto e le
loro risorse.
─ Vi sono molti settori ingegneristici e molti tipi di persone differenti, provenienti da tutto
il mondo, tanto uomini quanto donne possono essere ingegneri.
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Si possono individuare svariate definizioni per i termini "ingegnere" e "tecnologia"; questi termini
sono spesso utilizzati in modo interscambiabile: l’ingegneria può essere considerata come
l'utilizzo della tecnologia per la risoluzione di problemi. Parlando del rapporto tra ingegneria,
scienza e tecnologia, si incoraggiano gli studenti a riflettere su come gli ingegneri, nel processo
di realizzazione degli oggetti per trovare soluzioni a determinati problemi, utilizzino una serie di
tecnologie (compresi fissaggi e rinforzi, tipi di materiali e componenti diversi), e saperi scientifici
diversi. Questa è un’opportunità per iniziare una discussione su come e da chi sono fatti gli
oggetti, e quali sono gli aspetti coinvolti nel processo di ricerca di soluzioni di problemi.
0.6 Risultati dell'apprendimento - per valutazione opzionale
Al termine di questa lezione gli studenti dovrebbero essere in grado di:
─ Riconoscere come vengono utilizzati in modi diversi un'ampia gamma di sistemi,
meccanismi, strutture, fissaggi e chiusure nella realizzazione di manufatti per risolvere
problemi.
─ Comprendere che la tecnologia appropriata dipende spesso dal contesto e dai materiali
disponibili.
─ Riconoscere che gli ingegneri si avvalgono di svariate abilità per individuare le soluzioni
ai problemi.
─ Riconoscere che ci sono diversi tipi di persone con interessi e capacità differenti possono
diventare ingegneri.
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Lezione 1 – Qual è il problema ingegneristico?
Alla scoperta della sfida
Durata: 60 minuti
Obiettivi: in questa lezione gli studenti impareranno a
 incominciare a seguire il processo di progettazione ingegneristico per affrontare un problema di tipo
ingegneristico;
 studiare il design di un prodotto (scarpe) per stabilire le sue proprietà di isolamento termico.
 15 paia di scarpe vecchie da smontare
 Seghetto o taglierino
 Schermo interattivo o computer con proiettore
Preparazione
 Chiedete agli studenti di portare un paio di
scarpe vecchie da poter smontare
 Leggete le informazioni di background (vedi
appendice)
 Fotocopiate le Schede Didattiche 1.1 e 1.2
Metodo di lavoro
 Discussione in classe
 Lavoro di gruppo
Concetti chiave di questa lezione
 L’ingegneria è un approccio di progettazione di tipo problem-solving.
 La progettazione ingegneristica implica la raccolta di conoscenze pertinenti.
 La progettazione ingegneristica comporta anche l’osservazione di quello che hanno fatto altri prima di
noi.
In questa unità vengono introdotti la sfida, il contesto e
il processo di progettazione ingegneristico. In questa
fase di "formula domande" gli studenti devono
considerare le condizioni meteo delle zone artiche e
mettere in pratica le loro conoscenze in materia di
isolamento termico e costruzione di suole per scarpe.
15
1.1 Attività introduttiva - Il viaggio in Groenlandia - discussione dell’intera classe - 15 minuti
Decidete come presentare le informazioni sulla Groenlandia, ovvero se far leggere agli
studenti il testo "Informazioni sulla Groenlandia" o se leggerglielo voi.
Esistono svariati modi per creare il contesto della sfida ingegneristica; ad esempio potete
sistemare tutte le sedie nell'aula come se gli studenti fossero seduti in aereo. Cominciate la
lezione dicendo agli studenti che stanno andando in gita in Groenlandia: visteranno Ilulissat,
la terza città più grande dell’isola (5000 abitanti) e faranno un’uscita su una slitta trainata dai
cani; vedranno iceberg di tanti colori diversi, mangeranno carne di foca e si divertiranno
tantissimo.
Durante il "viaggio in aereo" potete discutere sulle seguenti domande:
 Dove si trova la Groenlandia?
 Come è il paesaggio?
 Quante persone ci abitano?
 Quanto è grande?
 Che tipo di animali ci vivono?
 Che temperature ci sono di notte e di giorno?
 Cos'è il Circolo Polare Artico?
 Dove si trova il sole in questo periodo dell’anno?
Continua la storia…
Purtroppo non si trovano più i bagagli quando l’aereo atterra in Groenlandia… la valigia
contenente le scarpe isolanti è stata spedita in Russia per errore e nella migliore delle ipotesi
arriverà dopodomani. La gita con i cani da slitta però, è già stata programmata per domani.
L’abbigliamento che indossano va benissimo, ma le loro scarpe sono troppo leggere. Cosa
possiamo fare?
1.2 Il processo di progettazione ingegneristico e la sfida - discussione con tutta la classe - 10
minuti
Gli studenti devono pensare e lavorare come degli ingegneri che stanno risolvendo un
problema: avere scarpe leggere in Groenlandia non è divertente! E per di più non vogliono
certo rinunciare alla gita con i cani da slitta. C’è solo una soluzione: progettare e realizzare
una suola che tenga i piedi caldi. Come possono fare? Ricordate agli studenti il processo di
progettazione ingegneristico, dite loro di guardare la lezione 1, scheda didattica 1.1. e
discutete di come possono applicare il processo di progettazione ingegneristico a questo
problema. Concentratevi bene sulla fase "formula domande" per incoraggiarli a riflettere su
quali siano le domande da porsi. Il modo migliore è probabilmente è quello di intavolare una
discussione con tutta la classe per stimolare la riflessione e l’impegno.
1.3 La fase "formula domande" - osservare le suole - lavoro di gruppo/coppia - 25 minuti
In questa parte della lezione gli studenti esaminano diversi progetti di suole, i materiali di cui
sono fatte, l’utilizzo per il quale sono state progettate e come sono costruite. Gli studenti
16
cominciano la fase "formula domande" osservando i vari progetti: dite a tutti i gruppi/coppie
di smontare le suole e rispondere alle seguenti domande:
 Per quale utilizzo è stata progettata questa scarpa? (ad esempio: per lunghe camminate,
per la corsa, per temperature molto alte, per far traspirare il piede, per nuotare, per
ballare…)
 Di che materiale è fatta la suola?
 Che scopo hanno i diversi materiali? (ammorbidire la suola, impermeabilizzarla, poter la
rimuovere facilmente…)
 Come è fatta la suola? (quanti strati, come sono unite la varie parti, ad es. incollate,
cucite, saldate…?)
Gli studenti possono trascrivere le loro considerazioni nella scheda didattica 1.2 della
lezione 1.
Consiglio: gli studenti potrebbero avere bisogno di aiuto per tagliare le suole.
Trascrivete le considerazioni degli studenti alla lavagna. Chiedete loro di:
 prendere nota del tipo di scarpa e dei materiali di cui è fatta;
 provare a spiegare perché è stato usato proprio un certo materiale;
 osservare come sono state costruite e fissate le suole.
In questa tabella trovate alcuni esempi di quali materiali si trovano nelle suole delle diverse
scarpe.
Materiali
Tipi di scarpa
Scarpe da
corsa
Cuoio
Gomma
Polistirene
espanso
Plastica
Legno
Tela
…
Costruzione
1 strato
2 strati
3 strati
Fori interni
Canaletti di
aerazione
nel tacco
Fissaggio
Incollate
Cucite
Saldate
Scarpe da
trekking
II
Sandali Stivali
invernali
I
I
III
Scopo del
materiale
Scarpe da
tennis
IIII
I
II
I
III
I
III
I
II
II
I
IIII
IIII
II
17
…
Se non riuscite a procurarvi un paio di scarpe vecchie da smontare, fate osservare agli
studenti le scarpe che indossano. È comunque molto difficile rispondere alle domande sulla
costruzione delle scarpe se non è possibile smontarne un paio.
1.4 Conclusione - plenaria - 10 minuti
Qual è la caratteristica principale delle scarpe che mantengono i piedi caldi?
Una volta osservati i vari progetti di suole, gli studenti potrebbero già essere in grado di dire
quali sono gli elementi fondamentali per progettare scarpe che mantengono i piedi al caldo.
Prendete nota di tutte le osservazioni e scrivetele in modo che siano visibili a tutti gli studenti,
ad esempio alla lavagna.
Chiedete loro: "Cos’altro avete bisogno di sapere?" Spiegate che dovranno prendere in
considerazione molti aspetti prima di riuscire a costruire una suola di scarpa che protegga dal
freddo durante la loro gita in slitta.
18
Lezione 2 – Cosa dobbiamo sapere?
Alla scoperta della trasmissione di calore e dei materiali isolanti
Durata: 170 minuti
Obiettivi: in questa lezione gli studenti impareranno
 a utilizzare il processo di progettazione ingegneristico come schema per una progettazione di successo;
 a lavorare in base a una serie di requisiti del prodotto;
 come i concetti scientifici che hanno a che fare con la trasmissione del calore e l’isolamento termico siano
la chiave per la realizzazione di un prodotto ottimale.

 10 termometri digitali (con accuratezza di
misurazione di 0,1 gradi)
 50 cubetti di ghiaccio
 10 bicchieri termici in polistirene
 Bollitore elettrico
 10 bastoncini della stessa lunghezza e
diametro (es. 10 cm x 0,5 cm) di diversi
materiali: es. ferro, alluminio, rame, vetro,
plastica e legno.
 10 oggetti appuntiti per fare buchi nel
bicchiere termico, ad es. un punteruolo
Preparazione
 Dite agli studenti di portare da casa degli
oggetti usarti per mantenere il freddo o il
caldo
 Fate dei cubetti di ghiaccio
 Congelate le confezioni di ghiaccio sintetico.
 Preparate il materiale per ogni gruppo
 Fotocopiate le schede didattiche 2.1, 2.2, 2.3,
2.4, 2.5 e 2.5 – pagina 2











12 scatole di fiammiferi grandi (con
fiammiferi)
1 confezione di strofinacci in polistirene
4 giornali
200 elastici di gomma a sezione larga
4 paia di calze di lana
100 cannucce
20 borse di plastica da 2 litri
10 confezioni di ghiaccio sintetico
10 righelli
10 timer/cronometri
Nastro adesivo di carta, 15 m.
10 paia di forbici
Metodo di lavoro
 Discussione con tutta la classe
Concetti chiave di questa lezione
 Il calore si trasmette sempre dall’oggetto più caldo a quello più freddo. Le attività di questa lezione non
dimostreranno questo principio, ma si tratta comunque di una nozione che dev'essere trasmessa agli
studenti.
 È importante essere accurati e coerenti quando si misura una temperatura con il termometro.
La fase "formula domande" porterà allo studio dell’isolamento
termico, del caldo e del freddo, della trasmissione di calore e delle
proprietà isolanti dei diversi materiali.
19
2.1 Attività introduttiva - cosa succede al pupazzo di neve? - lavoro di gruppo/discussione con
l’intera classe - 20 minuti
Gli studenti devono lavorare in gruppi di
2-4. Date ad ogni gruppo una copia della
scheda didattica 2.1, o disegnate un
pupazzo di neve alla lavagna. Ricordatevi
del sole, del cappotto e delle tre opzioni.
Chiedete agli studenti di commentare il
disegno: cosa succede al pupazzo di neve
se gli mettiamo un cappotto?
Ci sono tre possibilità:
1. Non succede nulla
2. Si scioglie più velocemente
3. Si scioglie più lentamente
Concepts Cartoons
© Millgate House Education Ltd.
Lasciate agli studenti 4-5 minuti per discutere, poi fate sistemare gli studenti in un diverso
punto della classe raggruppandoli a seconda delle loro risposte. Chiedete loro di motivare la
scelta e guidate la discussione in merito alla probabilità che:
 la giacca/isolante trattenga il freddo;
 la giacca/isolante non faccia entrare il calore;
 la giacca/isolante scaldi il pupazzo di neve e lo faccia sciogliere.
Molti studenti probabilmente penseranno che un pupazzo di neve che indossa un cappotto si
sciolga più facilmente. La loro esperienza infatti gli dice che quando abbiamo freddo, ci
mettiamo un cappotto per scaldarci, ma in realtà il calore che produce il nostro corpo viene
trattenuto isolando il corpo con un materiale che fa sì che il calore non fuoriesca.
Il pupazzo di neve è più freddo dell’ambiente attorno a lui, perciò dobbiamo impedire che il
calore che ha intorno lo faccia sciogliere. Maggiore è la differenza tra la temperatura interna ed
esterna, più velocemente si scioglierà il pupazzo. Un buon cappotto, fatto di un materiale
isolante che comprende vari strati di aria, conserverà nel miglior modo possibile il nostro
pupazzo di neve! Se la temperatura dell’ambiente circostante è uguale a quella del pupazzo
(zero gradi o meno), allora il cappotto non avrà nessuna influenza.
Il calore passa sempre dall’oggetto più caldo a quello più freddo.
Consiglio: aspettate fino alla prossima attività prima di decidere la risposta da dare.
È arrivato il momento di presentare il concetto dell’isolamento termico agli studenti. Perché
abbiamo bisogno di mantenere gli oggetti caldi o freddi? E come lo facciamo? In questa
attività gli studenti discutono sugli oggetti/materiali che utilizziamo per tenere gli oggetti
caldi o freddi, compreso il nostro corpo. Questi oggetti sono chiamati isolanti.
20
2.2 Come fermiamo lo scioglimento di un cubetto di ghiaccio? - lavoro di gruppo - 15 minuti
Come manteniamo gli oggetti freddi? In quest’attività gli studenti proveranno a impedire
che un cubetto di ghiaccio si sciolga. Il principio è simile a quello usato per proteggere il
pupazzo di neve, ma ora proveranno diversi materiali e scopriranno quale funziona meglio
come isolante termico.
Date un cubetto di ghiaccio a ciascun gruppo (circa 3 studenti per gruppo). Hanno a
disposizione 3 minuti per decidere qual è il modo migliore per preservarlo utilizzando i
materiali a disposizione. Devono rimanere in classe e possono utilizzare qualunque cosa,
tranne ovviamente un freezer, e possono fare quello che vogliono con il cubetto di ghiaccio,
l’importante è che scelgano solo un tipo di materiale.
Dopo 3 minuti devono lasciar stare il cubetto di ghiaccio e aspettare 15 minuti per vedere
cosa succede.
Per poter fare un confronto, mettete un cubetto di ghiaccio che non è stato avvolto in alcun
materiale isolante su un piatto e cronometrate quanto ci impiega per sciogliersi.
Un cubetto di ghiaccio di solito è più freddo dell’ambiente circostante. I risultati degli studenti
varieranno a seconda del materiale che decidono di usare per proteggere i loro cubetti; lo scopo
è quello di impedire al calore esterno di far sciogliere il ghiaccio. Un buon "cappotto", realizzato
con materiale isolante, che contenga molta aria ferma (es. polistirolo, un calzino di lana)
conserverà nel miglior modo possibile il cubetto di ghiaccio!
L’acqua invece, non è un buon isolante termico. L’acqua infatti rilascia energia (più calda) al
cubetto di ghiaccio, facendolo sciogliere più in fretta. Gli studenti osserveranno che i cubetti
lasciati sul tavolo si sciolgono più lentamente rispetto a quelli che sono stati immersi in acqua,
ma più velocemente rispetto ai cubetti che sono stati coperti. Questo perché l’acqua è un buon
conduttore di calore (e un cattivo isolante termico) e l’aria è un cattivo conduttore di calore (ma
un buon isolante termico).
NOTE: mentre i cubetti vengono lasciati sciogliere, gli studenti possono cominciare l’attività
successiva.
2.3 Altre notizie sull’isolamento termico - lavoro di gruppo/ discussione con l’intera classe - 20
minuti
Chiedete agli studenti di osservare i loro cubetti di ghiaccio in gruppo e di completare la
scheda didattica 2.2 della lezione 2
 Quanto bene si conserva il cubetto di ghiaccio? (date un punteggio da 1 a 5)
 Come avete deciso di conservarlo?
 Perché avete preso questa decisione?
 In base ai risultati della classe, qual è il modo migliore per conservare un cubetto di
ghiaccio?
Aiutate gli studenti a discutere sulle soluzioni trovate e a pensare ai metodi migliori e
peggiori per mantenere congelato un cubetto di ghiaccio.
21
Sarebbe interessante far fare agli studenti un confronto tra quello che avevano scelto
nell’attività con il pupazzo di neve e la soluzione adottata per questa attività.
Fate un ripasso delle conoscenze acquisite in materia di isolamento termico: la soluzione
scelta per il pupazzo di neve, quella per i cubetti di ghiaccio e gli esempi di oggetti per la
conservazione della temperatura che hanno portato da casa:
 cos’hanno in comune i materiali che conservano bene il cubetto di ghiaccio e quelli che
mantengono la temperatura di un oggetto calda/fredda?
 tornate alla domanda che avevate fatto in merito al pupazzo di neve e chiedete agli
studenti se hanno cambiato idea riguardo alla soluzione scelta;
 discutete della soluzione scelta e della giacca che funziona come isolante termico
trattenendo il calore.
Un’ulteriore domanda:
 cosa succede al pupazzo di neve se la sua temperatura è uguale a quella circostante?
2.4 Trasmissione del calore - toccare e misurare l’ambiente - lavoro di gruppo/discussione con
l’intera classe- 25 minuti
Consiglio: se gli studenti non hanno conoscenze pregresse riguardo al funzionamento dei
termometri digitali fornitegliela affinché possano ottenere risultati più accurati possibile.
Fate girare per la classe gli studenti a gruppi di 2-3, e chiedete loro di toccare diversi oggetti:
la gamba di una sedia (metallo?), lo schienale o la sedute (plastica o legno?), la finestra, una
cartella, e altre cose. Potete trovare altri esempi nella lista di oggetti in basso.
Ogni studente deve trascrivere le proprie osservazioni in merito a quanto sono freddi/caldi
gli oggetti dando una valutazione da 1 a 5 nella scheda didattica 2.3. Riportate le loro
risposte sulla lavagna.
Discutete del significato dei dati che hanno raccolto. Sono tutti d’accordo su cosa sia caldo e
cosa sia freddo?
Adesso chiedete agli studenti di misurare con un termometro digitale la temperatura degli
oggetti che hanno toccato.
Esempio dei risultati del test:
Nome del
materiale
Legno
Plastica
Tocca il materiale
Quanto è caldo/freddo?
Cerchia uno dei numeri
1 = più freddo
5 = più caldo
123 45
123 45
Misura la temperatura
Riporta la temperatura del
materiale
21 gradi
21 gradi
22
Acqua
Ferro
Alluminio
Vetro
Aria
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
3
3
3
3
3
3
3
3
4
4
4
4
4
4
4
4
5
5
5
5
5
5
5
5
21 gradi
21 gradi
21 gradi
21 gradi
21 gradi
Discutete le osservazioni degli studenti:
 cosa si evince dalle misurazioni della prima e della seconda parte dell’attività?
 ci sono stati dei risultati sorprendenti?
 quali materiali al tatto sembrano avere la stessa temperatura?
 quali sono le proprietà di questi materiali? (isolante termico o conduttore?)
 cosa succede se continuate a toccare per lungo tempo il materiale?
Perché succede?
Non bisogna aspettarsi che gli studenti sappiano spiegare come mai la temperatura
percepita e quella misurata siano diverse. Forse sarà necessario dire loro che:
 quello che hanno verificato è la trasmissione del calore;
 la capacità di trasmissione del calore varia a seconda del materiale;
 le mani sono probabilmente più calde dell’ambiente circostante, quindi i materiali che
trasmettono bene il calore dalle mani vengono percepiti come più freddi: il calore
viaggia più velocemente dalla mano all’oggetto;
 alcuni materiali accelerano la trasmissione di calore, mentre altri la rallentano: questi
ultimi sono quelli che chiamiamo isolanti.
Mettete a confronto i materiali: i buoni isolanti termici con quelli utilizzati nelle attività
precedenti per avvolgere i cubetti di ghiaccio, quelli per mantenere gli oggetti freddi o caldi
e il materiale trovato nelle suole delle scarpe.
Dire che il "calore" di un materiale è relativo, indica come ci sia effettivamente una discrepanza
tra la percezione della temperatura - ad esempio - di un oggetto in legno o di metallo. Entrambi i
materiali sono a temperatura ambiente (che nell’esempio erano 21 gradi), ma il metallo viene
percepito come molto più freddo al tatto rispetto al legno: questo è dovuto al fatto che il
metallo è un migliore conduttore di calore e quindi trasferisce in modo più efficace il calore dalla
mano. Il legno invece è un cattivo conduttore di calore e ferma la trasmissione di calore dalla
mano.
23
2.5 Attività opzionale - Buoni e cattivi conduttori di calore - lavoro di gruppo/ discussione con
Gli studenti, suddivisi in gruppi da 2-3, devono testare la
capacità di trasmissione di calore di bastoncini di diversi
materiali. Per prima cosa bisogna fare dei piccoli fori nei
bicchieri termici: con un punteruolo, praticate 6 piccoli fori a
distanza di circa 1,5 cm dal bordo. I fori devono essere
distribuiti in maniera omogenea lungo i lati del bicchiere. Poi
bisogna spingere delicatamente i bastoncini attraverso i
buchi (vedi immagine).
A questo punto bisogna riempire il bicchiere d’acqua e
cubetti di ghiaccio. I bastoncini infilati attraverso le pareti del
bicchiere devono essere completamente coperti.
Dopo aver aspettato un paio di minuti gli studenti toccano i
vari bastoncini e li mettono in ordine dal più freddo al più
caldo, trascrivendo le considerazioni sulla scheda didattica
2.4. In alternativa potete far misurare loro le varie temperature con il termometro digitale.
Se potete lavorare con acqua calda:
Svuotate il bicchiere e riempitelo d’acqua calda (60 gradi), coprendo completamente tutti i
bastoncini. Gli studenti devono aspettare 2-3 di minuti, poi toccare di nuovo i vari bastoncini
e metterli in ordine dal più caldo al più freddo, scrivendo una cifra dall’1 al 6 nella scheda
didattica.
Consiglio: è importante che gli studenti comprendano a fondo i termini "calore" e "trasferimento
del calore". Assicuratevene discutendo dei loro esperimenti dell’attività precedente messi a
confronto con quelli di questa attività. Il punto più importante è che essi comprendano che i
materiali che chiamiamo isolanti termici sono quelli che rallentano il trasferimento del calore.
2.6 Esperimenti con i materiali isolanti - lavoro di gruppo/discussione con l’intera classe - 30
minuti
Nel corso di quest’attività gli studenti devono eseguire un test comparativo sui diversi
materiali disponibili per la costruzione delle suole. Proveranno anche a ottimizzare le
capacità isolanti dei materiali scoprendo i 5 criteri importanti in materia di isolamento
termico.
I 5 punti chiave sono:
1. le proprietà isolanti del materiale;
2. la quantità di aria statica (misurata dalla distanza tra i materiali);
3. la quantità del materiale (spessore e dimensioni);
4. quanto il materiale è asciutto;
5. il tempo.
24
Decidete come raggruppare la classe per testare i 7 diversi materiali. È possibile decider di
eliminare o aggiungere dei materiali (basta che vengano comunque inclusi nel test
comparativo). Suggeriamo di formare gruppi di 3 studenti, che testeranno uno dei seguenti
materiali:
1. carta da giornale;
2. fiammiferi;
3. stracci;
4. calzini di lana;
5. buste di plastica;
6. elastici di gomma;
7. cannucce.
Inoltre ogni gruppo, per svolgere il test, avrà bisogno di: un termometro digitale, uno
straccio, una confezione di ghiaccio sintetico, un righello, una borsa di plastica e un
cronometro.





Riprendete il contesto: gli studenti si trovano in Groenlandia, sono in hotel e cercano tutti i
materiali disponibili per costruire delle suole di scarpe.
Devono analizzare le proprietà isolanti dei materiali, e per mettere a confronto i risultati
devono svolgere un test comparativo.
Fate notare che un test comparativo richiede che le variabili vengano testate una alla volta,
mantenendo costanti tutti gli altri elementi che potrebbero influire sul risultato.
Ci sono alcune variabili importanti che devono mantenere costanti. Chiedete agli studenti
come mai bisogna:
cominciare la misurazione a temperature ambiente;
cronometrare il tempo di misurazione (5 minuti in questo cas0);
coprire i materiali con un telo (mantenere l’aria statica appena sopra il punto di misurazione,
altrimenti la temperatura ambiente influisce sulla misurazione);
tenere fermo il termometro (non spingere troppo/non sollevarlo);
misurare lo stesso punto del materiale (preferibilmente nel mezzo).
Chiedete agli studenti di usare la scheda didattica 2.5, che contiene le istruzioni da seguire e
lo spazio per riportare i risultati.
Tutti gli studenti potranno testare un tipo di materiale alla volta avendo cura che tutti i
campioni abbiano lo stesso spessore, es. 1 cm (di profondità). È importante che mettano i
materiali in una borsa di plastica in modo che il ghiaccio non li bagni e soprattutto per
assicurarsi che l’aria intorno rimanga statica.
Per prima cosa devono sentire l’effetto del ghiaccio coperto
da un isolante termico dello spessore di 1 cm a piedi nudi:
25
1.
2.
3.
4.
avvolgete il materiale spesso 1 cm in una borsa di plastica;
sistematelo sopra la confezione di ghiaccio sintetico;
mettete il piede nudo sopra il materiale per 1 minuto;
domanda: è una soluzione di isolamento soddisfacente?
Successivamente, devono registrare le temperature:
1. coprite i materiali con uno straccio per 5 minuti;
2. misurate la temperature ambiente;
3. fate un buco nello straccio, infilate il termometro e
misurate il materiale nello stesso punto per 5 minuti.
Tenete il termometro fermo (non spingere troppo / non
sollevarlo);
4. registrate i risultati.
Un esempio di misurazione effettuata con materiale spesso 1 cm:
Nome del
Quantità
Temperature
Temperatura
materiale
iniziale
dopo 5 minuti
Giornale
Spessore: 1 cm
23,5
14
Fiammiferi
Spessore: 1 cm
22,6
15,5
Stracci
Spessore: 1 cm
22,5
16
Calzini di lana
Spessore: 1 cm
23
17,3
Borse di plastica Spessore: 1 cm
23,4
12,6
Elastici di
Spessore: 1 cm
22,3
15,3
gomma
Cannucce
Spessore: 1 cm
23
18,8
Differenza di
temperatura
9,5
7,1
6,5
5,7
10,8
7
4,2
Posizionate i dati in un posto visibile per tutti. Chiedete agli studenti di commentare i
risultati e di discutere le loro idee in marito ai motivi che hanno portato alle differenze di
temperature.
2.7 Migliorare la capacità isolante - discussione con l’intera classe - 15 minuti
Domandate agli studenti:
 come si può migliorare la capacità isolante usando lo stesso tipo di materiale utilizzato
per l’attività precedente?
 si può usare più materiali, ma raggiungere una capacità di isolamento termico migliore?
Fate discutere gli studenti sulle varie possibilità. Fategli fare un altro test e poi fate loro
completare la pagina 2 della scheda didattica 2.6.
2.8 Conclusione - ripasso - discussione con l’intera classe - 10 minuti
Discutete con la classe ciò che i dati mostrano:
 cosa hanno fatto?
 quali erano le ipotesi?
26

cosa ritengono che abbia fatto la differenza? (più materiale, materiale più spesso, più
aria…)
Aiutate gli studenti a formulare le conclusioni usando la seguente frase:
Più _________________, migliore è la capacità di isolamento!
Più spesso il materiale, migliore è la capacità di isolamento!
Scrivete tutte le conclusioni sulla lavagna.
Portate la discussione verso i 5 criteri ingegneristici per l’isolamento termico:
1. le proprietà isolanti del materiale;
2. la quantità di aria statica (misurata dalla distanza tra I materiali);
3. la quantità del materiale (spessore e dimensioni);
4. quanto il materiale è asciutto;
5. il tempo.
Confrontate i 5 criteri con le conclusioni degli studenti.
27
Lezione 3 – Costruiamo!
Progettare e costruire le suole isolanti
Durata: 110 minuti
Obiettivi: in questa lezione gli studenti impareranno a
• informarsi sui requisiti del prodotto prima di progettarlo;
• progettare per uno scopo particolare;
• testare e migliorare i loro prodotti.
Per progettare una suola di scarpa:
 10 stracci usa e getta
 12 scatole di fiammiferi (con fiammiferi)
 1 confezione di strofinacci in polistirene
 4 giornali
 200 elastici di gomma larghi
 4 paia di calzini di lana
 100 cannucce
 20 borse di plastica, da 2 l
 Nastro adesivo di carta, 15 m.
 10 paia di forbici
Elementi per il fissaggio:
 10 tubetti di colla – preferibilmente una
pistola per colla a caldo o una pinzatrice
Preparazione
 congelate le confezioni di ghiaccio sintetico
 preparate i materiali di costruzione
 preparate i materiali e gli strumenti per ogni
gruppo
 stampate le schede didattiche e una copia del
processo di progettazione ingegneristico
Metodo di lavoro
 lavoro di gruppo
 discussione con l’intera classe
Materiali necessari:
 10 termometri digitali
 10 confezioni di ghiaccio sintetico
 10 righelli
 10 stracci usa e getta/ canovacci
 10 cronometri/timer
In questa lezione gli studenti prenderanno in esame le
fasi "immagina", "pianifica", "realizza" e "migliora".
Metteranno in pratica le loro conoscenze scientifiche per
la progettazione delle suole isolanti.
28
3.1 Attività introduttiva - La sfida ingegneristica e il processo di progettazione - discussione con
Riprendete la sfida ingegneristica: progettare una suola in grado di isolare dal freddo.
Consiglio: ricordate agli studenti che devono progettare e costruire la suola e non l’intera
scarpa.
Scheda didattica 1.1 che descrive il metodo di lavoro da seguire. Ripresentate le fasi "formula
domande", "immagina", "pianifica, "realizza" e "migliora". Spiegate agli studenti che è
essenziale tenere in considerazione il tempo. Date loro delle scadenze per ogni fase: una
buona gestione del tempo a disposizione è parte integrante del processo di apprendimento.
3.2 "Formula domande" - lavoro di gruppo e discussione con l’intera classe - 15 minuti
Gli studenti hanno già avuto a che fare con la fase "formula domande" nella lezione 1 e 2,
mentre ricercavano gli aspetti diversi della sfida (informazioni sulla Groenlandia,
progettazione di suole per scarpe e le proprietà isolanti dei materiali). Prima di realizzare le
suole per le scarpe, gli studenti devono "formulare le stesse domande" che formulerebbero
gli ingegneri: Quali sono i requisiti?
Lavorando in gruppi di 3 con la scheda didattica 3.1, gli studenti devono discutere ed
elencare i requisiti necessari per costruire le suole.
Un esempio di quello che potrebbero dire è che la suola deve essere: isolante, impermeabile,
comoda da indossare, carina, resistente all’usura…
Nella discussione con l’intera classe mettetevi d’accordo sulle caratteristiche che devono
avere le suole, limitatene il numero. Se gli studenti definiscono da soli quali sono le
caratteristiche che le suole devono avere, devono anche indicare un modo per poterle
misurare. Potrebbe non essere possibile testare tutte le caratteristiche con il metodo
scientifico. Quindi devono accordarsi su:
 quando una scarpa è bella da indossare?
 come possiamo verificarlo?
Una lista di requisiti potrebbe essere la seguente:
I requisiti delle suole per le scarpe:
1. la suola deve essere costruita con massimo 2 materiali isolanti diversi (nastro
adesivo e materiale di base non contano);
2. la suola deve rimanere integra per un tragitto di almeno 10 metri;
3. la suola deve essere spessa massimo 2 cm;
4. la capacità isolante è considerata “buona” in una scala da “molto buona” –
"buona" – "non molto buona". Questo viene definito durante il test eseguito
in classe.
Nota: questi requisiti sono elencati nelle schede didattiche 3.4 e 3.5; se la classe si accorda su
requisiti diversi, modificate le schede didattiche.
3.3 "Immagina" - lavoro di gruppo - 10 minuti
La seconda fase è "immagina". Aiutate gli studenti divisi in gruppi di 3 a pensare a possibili
soluzioni; ricordate loro quali sono i materiali disponibili. Potrebbero riflettere e discutere
sulle problematiche seguenti:
 come deve essere una buona suola per scarpa?
 quali materiali vanno bene per isolare?
 quali materiali vanno bene per costruirle?
Gli studenti devono quindi scrivere e creare una mappa concettuale con le loro idee nella
scheda didattica 3.2.
Ogni gruppo sceglie l’idea migliore e poi lavora per pianificare il progetto nell’attività
successiva.
3.4 "Pianifica" - lavoro di gruppo - 15 minuti
Sistemate tutti i materiali per la progettazione delle suole.
A gruppi di 3, gli studenti devono mettere in pratica e realizzare le idee che hanno sviluppato
durante la fase "immagina". Fate lavorare gli studenti mettendoli al corrente di quali sono i
materiali disponibili per il progetto. Questo è un buon esercizio per applicare le conoscenze
scientifiche al compito da svolgere. Per qualche studente potrebbe essere un compito molto
astratto e quindi potrebbe essere necessario fornire qualche suggerimento per aiutarli a
mettere a fuoco il progetto prima di dedicarsi alla realizzazione.
Nella scheda didattica 3.3." Pianifica", devono pianificare la suola rispondendo alle seguenti
domande:
1. cosa deve esserci nella suola per soddisfare i requisiti?
2. quali materiali userete per realizzare la suola?
3. disegnate la suola.
3.5 "Realizza e metti alla prova" - lavoro di gruppo - 35 minuti
A gruppi di 3, gli studenti devono ora costruire e testare le suole, seguendo il loro progetto.
Dividete i materiali in: "Materiali isolanti (giornale, straccio, fiammiferi,borse di plastica,
lana, elastici di gomma e cannucce) e materiali per il fissaggio (colla, pinzatrice, 50 cm di
nastro adesivo, borsa di plastica).
30
La parte superiore e inferiore della suola:
Cominciate ritagliando la forma di due suole identiche dallo straccio. Lasciate un contorno di
1 cm per chiuderle.
Queste costituiranno gli strati inferiore e superiore delle suole. Non vanno considerate come
materiali isolanti. Mettete bene in chiaro questa distinzione. È fondamentale che gli studenti
capiscano che i materiali sono in quantità limitata.
Gli studenti ora devono costruire le suole seguendo le istruzioni nella scheda didattica 3.4.
Lasciate loro 15 minuti per costruirle.
Testare le suole:
Il gruppo ora deve mettere alla prova le suole. Distribuite la scheda didattica 3.5: "Testare",
che riporta le istruzioni su come effettuare il test basandosi sui requisiti citati in precedenza.
Alla fine del test, fate giudicare il prodotto finito dagli studenti: molto buono, buono, non
molto buono.
3.6 "Migliora" - lavoro di gruppo - 25 minuti
Gli studenti devono continuare a lavorare in gruppo per pensare a come migliorare i progetti
delle proprie suole. Troveranno l’aiuto e i consigli necessari nella scheda didattica 3.6, che
chiede loro di discutere la scelta del materiale, i progetti, i risultati del test e cosa si può
migliorare:
 che tipo di materiali hanno usato? E perché?
 perché hanno scelto quel tipo di progetto?
 la suola ha soddisfatto i requisiti? Che cosa ha dimostrato il test?
 come si può migliorare la suola?
Migliorare e testare la suola:
sulla base delle loro valutazioni, gli studenti possono provare a migliorare la suola: date loro
10 minuti di tempo per migliorarle e altri 10 minuti per testarle di nuovo, registrando i
risultati e le conclusioni nella scheda didattica 3.7
3.7 Conclusione - plenaria - 5 minuti
Gli studenti presenteranno il risultato del loro lavoro alla classe durante la lezione successiva.
Preparateli discutendo di come hanno lavorato seguendo il processo di progettazione
ingegneristico. Sono riusciti a rispettare i requisiti e a migliorare i progetti? Assicuratevi che
le "scarpe" siano sistemate al sicuro per la lezione finale.
31
Lezione 4 – Come abbiamo fatto?
Abbiamo superato la sfida? Valutazione del metodo e dei risultati
Durata: 40 minuti
Obiettivi: in questa lezione gli studente impareranno
 l’importanza della valutazione approfondita dei loro lavori come parte integrante del processo di
progettazione ingegneristico;
 le abilità necessarie a presentare il loro lavoro con successo.
Preparazione
 Fotocopiate la scheda didattica 4.1
Metodo di lavoro
 Presentazione degli studenti
 Discussione con l’intera classe
Durante questa lezione viene valutato il
procedimento. In che modo il processo di
progettazione ingegneristico e le nuove conoscenze
scientifiche a hanno aiutato gli studenti a superare la
prova?
32
4.1
Attività introduttiva - lavoro di gruppo - 20 minuti
Chiedete agli studenti di valutare il loro lavoro usando la scheda didattica 4.1. "Come
abbiamo fatto?". Chiedete di riformare i gruppi coi quali hanno lavorato e di rispondere alle
seguenti domande:
 ci siamo divertiti?
 il processo ha 5 fasi: quali sono?
 quale delle 5 fasi vi è piaciuta di più?
 cosa ha funzionato bene durante il processo?
 cosa non ha funzionato tanto bene?
 qual è stata la migliore esperienza di apprendimento?
 avete acquisito nuove abilità?
 qual è stata la sfida più difficile da superare?
Chiedete ad ogni gruppo di preparare una breve presentazione (di massimo 5 minuti
comprese le domande finali) delle loro suole e di quello che hanno imparato. Nella loro
spiegazione devono riferirsi ai concetti appresi nelle lezioni precedenti.
4.2
Presentare il proprio lavoro - 45 minuti
Introducete le presentazioni. Dovete sottolineare l’importanza di questa opportunità
conclusiva di ripasso collettivo dell’unità per la realizzazione di una buona suola isolante. I
progettisti devono rispondere dell’efficacia del prodotto che hanno realizzato. Anche chi
ascolta in questa fase, ha un ruolo molto importante: se fossero i genitori che vanno a
prendere i loro bambini al ritorno dal viaggio in Groenlandia, sarebbero riusciti a convincerli
che, durante la gita coi cani da slitta, i piedi dei loro figli erano al caldo?
Ogni gruppo deve quindi presentare le suole, dimostrando in che modo i concetti scientifici
chiave in merito all’isolamento termico li hanno portati ad optare per un certo progetto.
4.3
Plenaria guidata dall’insegnante - 5 minuti
Fate un ripasso generale dell’unità ricordando agli studenti il modo in cui hanno utilizzato il
processo di progettazione ingegneristico, lodandoli per il loro contributo ed esprimendo la
convinzione che siano riusciti a realizzare delle suole che tengono i piedi al caldo.
33
Appendici
34
Schede Didattiche
35
Scheda Didattica 1 Lezione 0 – Ingegneria?
36
Scheda didattica 1 Lezione 0 - Ingegneria? - Note pedagogiche per
l'insegnante
Le immagini riportate nella Scheda Didattica servono a favorire la discussione tra gli studenti su cosa
sia l'ingegneria, cosa facciano gli ingegneri e chi potrebbe essere coinvolto nei vari settori
dell'ingegneria.
Le immagini del ragno e della lumaca presentano alcuni spunti interessanti: gli studenti potrebbero
infatti riconoscere che il ragno, tessendo la sua ragnatela, svolga un vero e proprio lavoro
ingegneristico. Da questo si può arrivare ad altri esempi di applicazioni "ingegneristiche" del mondo
animale (ad esempio il castoro che costruisce una diga). È interessante sottolineare che è opinione
comune pensare che l'ingegneria si riferisca solo agli oggetti costruiti, invece possiamo imparare
tanto anche dallo studio della natura e dell'ambiente: per esempio, il materiale che utilizzano i ragni
per tessere le ragnatele è stato copiato dall’uomo per realizzare un materiale molto resistente - il
Kevlar - che possiede molte qualità utili. Allo stesso modo la lumaca ha sviluppato una strategia utile
per spostarsi sopra le superfici ruvide e proteggere dai danni il proprio corpo molle; sarebbe quindi
interessante domandarsi se questo accorgimento potrebbe risultare utile per risolvere qualche
problema nel mondo umano (come ad esempio è successo con il Velcro, che è stato inventato
prendendo spunto dalle proprietà dei fiori di bardana).
Anche i giocattoli possono essere considerati dei manufatti ingegneristici, dato che non sono altro
che l’insieme di diversi meccanismi; tuttavia è interessante chiedersi di quali materiali potrebbero
essere fatti e chi effettivamente li costruisce. Questi interrogativi potrebbero generare una
discussione sulla parità dei generi (molti studenti della classe potrebbero infatti pensare che i
designer di giocattoli per bambini siano uomini).
Allo stesso modo potrebbe esserci il pregiudizio che i capi d'abbigliamento realizzati a maglia e i cibi
pronti siano fatti solo da donne e che non siano invece prodotti dell'ingegneria.
Alcune immagini di sculture e opere d'arte potrebbero essere percepite come non ingegneristiche e
prive di un reale scopo pratico. Ciò solleverà la questione sui collegamenti tra l'ingegneria e l'arte e
se sussista o meno la necessità che ci sia uno scopo pratico per definire ingegneristici degli oggetti
costruiti.
Le immagini sono finalizzate a stimolare il coinvolgimento e il dialogo sull'ingegneria; ciò potrebbe
portare a una discussione su tutto ciò che è legato al concetto di ingegneria, e a questo punto
potreste decidere di presentare il processo di progettazione ingegneristico.
37
Scheda didattica degli studenti 1.1 – Il processo di progettazione
ingegneristico
Formula domande
Qual è il problema?
Cosa hanno fatto gli altri?
Cosa ci dice la scienza?
Quali sono i requisiti?
Immagina
Brainstorming di idee
Scegliere la migliore
Pianifica
Disegnare le idee
Scegliere i materiali
Realizza
Seguire il proprio progetto
Effettuare il test
Migliora
Migliorare ulteriormente il progetto
Effettuare il test
38
Scheda Didattica 1.2 – Osservare le suole
Nomi:
Data:
Tagliate le scarpe e osservate come sono fatte le suole.
Compilate la tabella con le vostre osservazioni:



Che materiali sono stati usati per fare le suole?
Descrivete come sono fatte le suole: numero di strati, disegno, altre
caratteristiche?
Descrivete come sono tenuti insieme i materiali: incollati, cuciti, saldati… altro?
Tipo di scarpa………………………………………….
Che materiali sono stati usati per fare le
suole?
Descrivete il metodo di costruzione
Scopo del materiale
Scopo della costruzione
Descrivete come sono tenuti insieme i
materiali
39
Scheda didattica 2.1 – Cosa succede al pupazzo di neve?
Nomi:
Data:
Cosa pensate succeda al pupazzo di neve?
Concepts Cartoons
© Millgate House Education Ltd.
:
40
Scheda didattica 2.2: come mantenere congelato un cubetto di
ghiaccio
Nomi:
Data:
Cosa fa sciogliere il ghiaccio?
Trovate il modo migliore affinché non si sciolga.
Di cosa avete bisogno?
 1 cubetto di ghiaccio
 un materiale che impedisca al cubetto di sciogliersi
Al lavoro!
Decidete come proteggere il cubetto di ghiaccio affinché si sciolga il più lentamente possibile.
Regole:
Potete usale qualunque oggetto che si trova nella stanza.
Potete usare solo un tipo di materiale.
Dopo 3 minuti dovete toglierlo.
Avete 3 minuti per decider cosa fare.
Domande:
1. Cosa avete fatto col cubetto di ghiaccio?
2. Perché avete scelto quel materiale?
3. Quali materiali si sono rivelati buoni isolanti termici?
41
Scheda didattica 2.3: toccare e misurare l’ambiente
Nomi:
Data:
La temperatura non è sempre quello che sembra. Prendete in esame alcuni oggetti attorno a
voi e scoprite perché alcuni sembrano più caldi di altri.
 Un termometro digitale
Al lavoro!
1. Scegliete diversi materiali nella stanza – toccateli e dite se sono freddi o caldi.
Cerchiate uno dei numeri partendo da 1 (più freddo) fino a 6 (più caldo).
2. Misurate lo stesso oggetto con un termometro digitale e scrivete la temperatura nella
tabella.
Nome del
materiale
Tocca il materiale
Misura la temperatura
Sono caldi/freddi?
Cerchia un numero
1 = più freddo
6 = più caldo
Scrivi la temperatura dei materiali
12 345 6
12 345 6
12 345 6
123 456
123 456
123 456
Conclusioni:
4.Perchè alcuni materiali sembrano più caldi di altri al tatto?
___________________________________
42
Scheda didattica 2.4 – Buoni e cattivi conduttori
di calore
Nomi:
Data:
Alcuni materiali sono adatti per isolare, altri no. Potete scoprire qualcosa in più mettendo
diversi materiali in acqua calda e fredda e vedere cosa succede.
 1 termometro digitale
 1 bicchiere termico in polistirene
 6 bastoncini di vari materiali: ferro, rame alluminio, legno e vetro
 1 chiodo
 Acqua calda e fredda
Al lavoro!
1. Con l’aiuto di un chiodo, fate 6 piccoli fori nel bicchiere, come mostra la figura. Infilate i
bastoncini nei fori.
2. Versate acqua ghiacciata nel bicchiere finché i bastoncini
vengono coperti.
3. Aspettate un minuto e toccate i bastoncini. Metteteli in
ordine dall’1 (più freddo) al 6. Trascrivete nella tabella.
4. Provate a misurare la temperatura dei bastoncini con il
termometro. Mantenetelo fermo per 1-2 minuti
all’estremità del bastoncino prima di registrare la
temperatura.
5. Svuotate il bicchiere e riempitelo di acqua calda. State attenti a non scottarvi.
Toccate di nuovo i bastoncini. Metteteli di nuovo in ordine di temperatura e misurate
col termometro.
Quali materiali hanno reagito maggiormente al caldo/freddo? Quali no?
……………………………………………………………………………..
Materiali
Legno
Vetro
Ferro
Rame
Plastica
Alluminio
più freddo – più
caldo
Acqua fredda
123 456
123 456
123 456
123 456
123 456
123 456
Temperatura
misurata
Acqua fredda
più freddo – più
caldo
Acqua calda
123 456
123 456
123 456
123 456
123 456
123 456
Temperatura
misurata
Acqua calda
43
Scheda didattica 2.5: testare i materiali isolanti
Nomi:
Data:
In questa attività bisogna eseguire un test comparativo dei materiali disponibili per la
realizzazione della suola. Provate a migliorare le capacità isolanti dei materiali.
Cosa vi serve?
 Un termometro digitale
 Ghiaccio sintetico
 Un righello
 Un cronometro/timer
 Uno straccio
 Una borsa di plastica
 Un tipo di materiale da costruzione per la suola
Al lavoro!
1.Scegli un tipo di materiale isolante per il test
2. Testate il materiale spesso 1 cm con i vostri piedi nudi
 Avvolgete il materiale spesso 1 cm in una borsa di plastica.
 Sistematelo sopra la confezione di ghiaccio.
 Mettete il piede nudo sopra il materiale per 1 minuto.
È una soluzione di isolamento termico soddisfacente?
2. Test del materiale spesso 1 cm
 Coprite i materiali con uno straccio per 5 minuti
 Iniziate misurando la temperatura ambiente
 Fate un buco nello straccio, infilate il termometro e misurate il
materiale nello stesso punto per 5 minuti. Tenete il termometro
fermo (non spingere troppo / non sollevarlo).
 Registrate i risultati.
Nome del materiale:
1 cm
Temperatura iniziale (temp.
ambiente)
Temperatura dopo 5 minuti
Differenza:
44
Scheda didattica 2.5: testare materiali isolanti – pag. 2
1. Migliorare l’isolamento termico
Discutete di come si possa migliorare le capacità isolanti di uno stesso materiale.
Potete usare una maggiore quantità dello stesso materiale ma l’isolamento deve risultare
migliore.
 Questo significa che la differenza di temperatura deve essere maggiore o minore:
quale delle due? ______________
2. Testare di nuovo
 Inserite il materiale isolante migliorato nella borsa di plastica
 Coprite i materiali con uno straccio per 5 minuti
 Misurate la temperatura ambiente
 Misurate il materiale nello stesso punto per 5 minuti. (Tenete fermo il termometro:
non spingete troppo / non sollevatelo)
 Registrate i risultati.
Nome del materiale:
Cosa avete fatto
Temperatura iniziale
(temp. ambiente)
Temperatura iniziale
(temp. ambiente)
Differenza:
3. Conclusioni
Cosa pensate abbia fatto a differenza nel secondo test? Scrivete le vostre ipotesi basandovi
sulla frase:
Maggiore è il /la ___________________________, migliore l’effetto isolante!
4. I 5 criteri per l’isolamento termico
Scriveteli qui:
1……………………………………………………………. 4.
…………………................................................. …………………………………………………………….
2. ……………………………………………………………5.
……...………..………………………………………………………………….
3. ………………………………………………………………...
45
Scheda didattica 3.1 – FORMULA DOMANDE
Nomi:
Data:
Prima di progettare, un ingegnere si assicura sempre di porsi tante domante su quale sarà
l’esito del progetto. Questo è il momento giusto per chiedervi: Come faccio a dire che una
suola svolge bene il suo compito di isolante termico? Quali sono i requisiti?
1. Fate una lista di tutti i requisiti importanti per la progettazione della suola
……….…………………………………………………………………………………………………………………
……….…………………………………………………………………………………………………………………
……….…………………………………………………………………………………………………………………
……….…………………………………………………………………………………………………………………
……….…………………………………………………………………………………………………………………
……….…………………………………………………………………………………………………………………
2. Quali sono i requisiti finali?
……….…………………………………………………………………………………………………………………
……….…………………………………………………………………………………………………………………
……….…………………………………………………………………………………………………………………
……….…………………………………………………………………………………………………………………
46
Scheda didattica 3.2 – IMMAGINA
Nomi:
Data:
Ora è il momento di dare sfogo alla fantasia e pensare a tutte le idee per le suole.
Cosa vi serve?
 Una matita
Al lavoro!
Discutete e pendete nota di tutte le cose che potrebbe essere divertente provare. Tenete a
mente che devono soddisfare i requisiti.
Queste domande potrebbero esservi d’aiuto:



Come deve essere una buona suola per
scarpa?
Quali materiali vano bene per isolare?
Quali materiali vanno bene per costruirle?
47
Scheda didattica 3.3 - PIANIFICA
Nomi:
Data:
Decidete quale sarà il vostro progetto.
1. Quali caratteristiche deve avere la suola per rispettare i requisiti?
……….……………………………………………… ………………………………………………………………
……….……………………………………………… ………………………………………………………………
.……….……………………………………………. ………………………………………………………………
2. Quali sono i 2 materiali che userete per realizzare la suola?
……….………………………………………………
……….……………………………………………
3. Disegnate la suola
48
Scheda didattica 3.4 – REALIZZA
Nomi:
Data:
È ora di realizzare le suole seguendo il vostro progetto .
Cosa vi serve?
 Uno straccio (per realizzare l’esterno della suola)
 Una matita
 Forbici
 Colla o pinzatrice
 Nastro adesivo, 50 cm
 Una borsa di plastica
 Materiali di costruzione
Al lavoro!
Cominciate tagliando l’esterno delle suole:
1. mettete il piede sopra lo straccio
2. disegnate una linea di contorno del piede
3. lasciate un cm attorno (servirà per chiudere la suola)
4. tagliate la suola lungo la linea più esterna
Realizzate la vostra suola
1. Scegliete il materiale isolante (o i materiali…2 al massimo)
2. Costruite la suola
Requisiti:
 La suola deve essere costruita con massimo 2 materiali isolanti diversi.
 La suola deve rimanere integra per un tragitto di almeno 10 metri.
 La suola deve essere spessa massimo 2 cm.
 La capacità isolante è soddisfacente se viene giudicata “buona”.
49
Scheda didattica 3.5 – TEST
Nomi:
Data:
È il momento di testare la suola.
Seguite le prossime linee guida 1 – 4 e completate le tabelle con i risultati
Cosa vi serve?
 La suola
 Ghiaccio sintetico
 Un righello
 Un cronometro
 2 elastici di gomma
Al lavoro!
1. Scrivete quali materiali isolanti contiene
la vostra suola:
1. ………………………………………………………
2. ……….………………………………………………
2. Misurate lo spessore della suola.
……….…… cm
3. Camminate per 10 m indossando la scarpa con la suola
L’aria è rimasta all’interno della suole? Si ___ No ___
4. Toccate e misurate il calo di temperatura
1. Mettete la suola sopra il ghiaccio sintetico.
2. Usate gli elastici di gomma per mantenerla ferma.
3. Poggiate un piede nudo sulla suola per 1 minuto.
E' freddo? __________
4. Coprite la suola con uno straccio per 5 minuti.
5. Misurate la temperatura ambiente (temperatura iniziale) ________________
6. Fate un buco nello straccio, infilate il termometro e misurate la temperatura del
materiale nello stesso punto per 5 minuti: ______________
Calcolate la differenza di temperature dall’inizio alla fine dell’esperimento.
_______________
4. Confrontate i vostri risultati con quelli degli altri studenti.
La capacità isolante della vostra suola è:
molto buona
buona
non molto buona
50
Scheda didattica 3.6 - MIGLIORA
Nomi:
Data:
La fase di miglioramento è molto importante nel processo di progettazione ingegneristico: dà
la possibilità di riflettere sul proprio lavoro e di migliorarlo ulteriormente.
Discutete su queste domande in gruppi e trascrivete le risposte.
1. Che tipo di materiali avete scelto per la suola?
……….…………………………………………………………………………………………………………………
2.
Perché avete scelto questi materiali?
……….…………………………………………………………………………………………………………………
……….…………………………………………………………………………………………………………………
3. Abbiamo parlato dei 5 criteri per una buon isolamento termico. La vostra suola ne
soddisfa qualcuno?
……….…………………………………………………………………………………………………………………
4.
La vostra suola rispetta i requisiti? Cosa hanno dimostrato i test?
……….…………………………………………………………………………………………………………………
……….…………………………………………………………………………………………………………………
5. How could you improve the sole?
……….…………………………………………………………………………………………………………………
……….…………………………………………………………………………………………………………………
51
Scheda didattica 3.7 – UN SECONDO TEST
Data:
Nomi:
Dopo aver migliorato la vostra suola, sarà interessante vedere se la capacità isolante è
cambiata.
Ripetete il test.
Cosa vi serve?
 La vostra suola
 Ghiaccio sintetico
 Un cronometro
 2 elastici di gomma
Al lavoro!
1. Misurate il calo di temperatura
1. Mettete la suola sul ghiaccio sintetico.
2. Usate gli elastici di gomma per tenerla ben ferma.
3. Coprite la suola con uno straccio per 5 minuti.
4. Misurate la temperatura ambiente (temperatura iniziale) ________________
5. Infilate il termometro attraverso il foro praticato nello straccio, toccando la parte
superiore della suola. Misurate la temperatura per 5 minuti: ______________
6. Calcolate la differenza di temperature dall’inizio alla fine dell’esperimento.
_______________
2. La capacità isolante della vostra suola è: molto buona
buona
non molto buona
52
Scheda Didattica 4.1 – Come abbiamo fatto?
Nomi:
Date:
È il momento di pensare a come avete lavorato e che risultato avete ottenuto.
Discutete sulle seguenti domande e trascrivete le risposte:
1. È stata una bella esperienza? Perché?
2. Il processo di progettazione ingegneristico ha 5 fasi: quali sono?
3. Quale fase vi è piaciuta di più?
4. Cosa ha funzionato bene durante il processo?
5. Cosa non ha funzionato tanto bene?
6. Qual è stata la migliore esperienza di apprendimento?
7. Avete acquisito nuove abilità?
8. Qual è stata la sfida più difficile da superare?
53
Note scientifiche per gli insegnanti riguardo l’isolamento termico
Concetti scientifici chiave della Lezione 2







il calore si trasmette dall’oggetto caldo a quello freddo;
materiali diversi hanno diverse proprietà termiche e trasmettono il calore a velocità diverse;
un materiale isolante rallenta la trasmissione di calore;
un conduttore accelera la trasmissione di calore;
la velocità della trasmissione di calore dipende dalla differenza di temperatura tra due
oggetti/materiali;
maggiore è lo spessore del materiale isolante, maggiore sarà la sua capacità isolante;
la temperature è la misura di quanto un oggetto è caldo o freddo.
Cos’è il calore?
Per capire cosa sia il calore (o energia termica), dobbiamo riflettere su cosa costituisce la materia. La materia è
composta da atomi e molecole (gruppi di atomi). L’energia fa sì che gli atomi e le molecole siano in movimento
costante (vibrano e, data una quantità di energia sufficiente, si muovono e si scontrano l’uno contro l’altro).
L’energia è presente nel moto delle molecole (energia cinetica). Anche quando la temperatura arriva a -240°C,
la materia ha ancora una piccola quantità di energia termica. Alla temperatura teorica dello zero assoluto (273°C) tutto il moto cessa. Il calore si riferisce all’energia del moto di atomi e molecole.
Termodinamica
L’energia può assumere diverse forme (ad esempio, energia meccanica, energia luminosa, energia chimica,
energia sonora), e molti tipi di energia possono essere trasformati in energia termica. Un esempio, è quando ci
sfreghiamo le mani l’una contro l’altra per tenerle calde. Quando si aggiunge energia a un sistema, il calore
aumenta e quando invece viene sottratta, il sistema si raffredda. La termodinamica è una branca della fisica
che si occupa delle relazioni tra il calore e le altre forme di energia.
La termodinamica è il fondamento delle scienze tecniche e quindi è stata alla base di molte importantissime
scoperte scientifiche. Durante la Rivoluzione Industriale nell’Ottocento è stato scoperto che le macchine non
consumano l’energia, ma la convertono in altre forme (ad esempio il motore a vapore converte l’energia
chimica del carbone in energia cinetica - moto - che permette il funzionamento delle macchine). È stato anche
scoperto che, a prescindere da quanto le macchine siano state costruite bene, dalla frizione delle parti
meccaniche si genera calore, che si trasmette alle parti circostanti. Il sogno di una macchina in moto perpetuo
è quindi un’utopia che è stata abbandonata. Lo stesso vale per tutti i sistemi naturali, dove l’energia alla fine si
trasforma in calore. Gli esseri viventi possono sopravvivere solo a certi limiti di temperatura, perciò la natura ci
offre vari esempi di conservazione della temperatura in climi molto freddi, e dispersione del calore in climi
molto caldi. Alcuni esempi di isolamento termico si trovano alla fine di questa sezione.
Il principio più importante della termodinamica può essere riassunto così:
• L’energia può essere convertita da una forma a un’altra ma non può essere creata o distrutta. In un
sistema chiuso la quantità di energia è costante. O in parole ancora più semplici:
"Non puoi togliere più di quello che hai messo".
•
Il calore è una forma di energia molto speciale. Tutte le altre forme di energia possono essere
convertite in calore ma non viceversa. Non è possibile riconvertire completamente il calore nella
54
forma di energia che lo ha generato. In altre parole il calore è una forma di energia di qualità più
bassa. Un sinonimo per questo concetto è la parola di origine greca "entropia" che descrive
l’impossibilità di usare completamente l’energia.
Caldo, freddo e temperatura
Caldo e freddo sono espressioni che indicano differenza di temperature. In caso si verifichi una differenza di
temperatura, il calore viene trasmesso finché si arriva ad un equilibrio tra le due temperature iniziali. Quando si
scalda qualcosa, il calore si trasmette verso l’oggetto più freddo, e viceversa invece se si raffredda qualcosa. La
temperatura è la misura dell’energia cinetica media (moto) di atomi e molecole espressa in termini di unità o
gradi su una scala standard (di solito la scala Celsius o Fahrenheit). I comuni termometri liquidi sono fatti di un
tubicino di vetro riempito con alcol liquido (in passato era pieno di mercurio ma ora è più raro per via di
possibili danni alla salute). I termometri liquidi funzionano basandosi sul principio dell’espansione termica.
Quando il liquido si scalda, le molecole si muovono maggiormente e il liquido si espande salendo lungo il
tubicino di vetro. Quando il liquido si raffredda il moto diminuisce e il liquido si contrae (quindi scende lungo il
tubo). Il tubicino di vetro è calibrato e quindi la variazione di temperatura può essere quantificata.
Conduzione
La conduzione definisce la capacità di un materiale di condurre l’energia termica. Alcuni materiali, per la
maggior parte metalli, sono buoni conduttori di calore. Quando si verifica una differenza di temperatura tra
due oggetti (o materiali) inizia un trasferimento di calore dal materiale caldo a quello freddo. Tale processo
continua fino a che non vi è più alcuna differenza di temperatura (compensazione).
Isolanti termici
Un materiale isolante rallenta la trasmissione di calore tra due materiali. Questo permette al materiale di
mantenere il caldo e il freddo, impedendo al calore di entrate o uscire. Il legno e la plastica sono cattivi
conduttori di calore, e sono quindi isolanti termici. Un materiale isolante possiede diversi parametri che ne
determinano la capacità isolante:
Conducibilità termica: la facilità con la quale il calore si sposta all’interno del materiale e si trasferisce
a un altro materiale.
Capacità termica: la quantità di energia necessaria per far aumentare di un grado la temperatura di
un materiale.
Anche lo spessore di un materiale ne determina la capacità isolante: più spesso sarà il materiale più
lentamente si trasferirà il calore. Anche la forma dell’oggetto gioca un ruolo importante, infatti il calore si
disperde più facilmente in una superficie più ampia, mentre si mantiene più facilmente in una superficie
ridotta.
Buoni isolanti
Un buon isolante termico è tipicamente un materiale che contiene una grande quantità di aria e che impedisce
che il calore si trasferisca attraverso di esso. L’aria statica al suo interno è un buon isolante termico perché le
sue molecole sono molto distanti l’una dall’altra e l’energia termica non può trasferirsi facilmente. Maggiore la
quantità d’aria, migliore sarà l’isolamento termico. I buoni isolanti sono composti dal 94 al 99% di aria. Nei
metalli invece, dove gli atomi sono disposti molto vicini l’uno all’altro come in una griglia, il calore viene
trasferito molto facilmente, per questo i metalli sono cattivi isolanti termici e buoni conduttori di calore.
55
La differenza tra temperatura percepita e temperatura misurata
A volte le nostre percezioni di temperatura risultano non accurate se confrontate con la temperatura misurata
con un termometro. Questo è l’oggetto della lezione 2.5: quando gli oggetti sono a temperatura ambiente,
alcuni vengono percepiti più freddi (ad esempio un cucchiaino di metallo), altri invece più caldi (ad esempio un
maglione di lana). Per capire come mai si verifica questo, dobbiamo riflettere sulla temperatura ambiente in
relazione alle nostre mani e sulle proprietà isolanti degli oggetti che stiamo toccando. Se la temperatura
ambiente è più bassa di quella delle nostre mani, i materiali che trasmettono bene il calore dalle nostre mani
sembreranno più freddi (i metalli sono buoni conduttori e cattivi isolanti termici). Invece i materiali che
trasmettono più lentamente il calore sembreranno più caldi (il maglione di lana è un buon isolante termico e
un cattivo conduttore).
La scarpa
La scarpa si mantiene calda perché l’energia chimica si trasforma in calore. Le cellule del corpo bruciano il
glucosio proveniente dal cibo che mangiamo e l’ossigeno che respiriamo in un processo chiamato respirazione
cellulare. Questo processo fa sì che il nostro corpo mantenga una temperatura stabile di più o meno 37°C. Per
mantenere calda la scarpa è necessaria energia, altrimenti il piede finirà per avere la stessa temperatura del
ghiaccio presente sotto la suola. La nostra sfida è quella di rallentare il più possibile il flusso di calore attraverso
la suola usando i concetti che abbiamo imparato sull’isolamento.
56
Alcune idee degli studenti in merito alla scienza dell’isolamento termico
Le convinzioni che i bambini hanno sul mondo della natura derivano dalle loro esperienze quotidiane, che
possono non rappresentare il punto di vista riconosciuto dalla scienza, ma che provengono da ragionamenti di
buon senso basati sull'osservazione e sull'interazione. Offrire ai bambini l’opportunità di mettere in
discussione il loro modo di pensare proponendo loro un'attività pratica, modificherà in maniera più efficace le
loro convinzioni piuttosto che impartendo una serie di nozioni teoriche, ciò non di meno costituisce un
importante e arduo compito pedagogico. È molto impegnativo per gli studenti di tutti i livelli e di tutte le età
accettare idee nuove riguardo un particolare fenomeno, specialmente quando queste sembrano contraddire
ragionamenti di buon senso. Nonostante la ricerca ci abbia fornito un’idea più chiara di ciò che probabilmente
pensano i bambini in materia di alcuni settori scientifici, resta il fatto che spesso hanno difficoltà ad articolare il
loro pensiero; per questo bisogna essere molto cauti a formulare delle ipotesi sul loro modo di ragionare.
Proprio per questo è fondamentale offrire ai bambini l'opportunità di mettere in discussione il loro modo di
pensare attraverso l’attività pratica.
Le ricerche dimostrano che il calore, la temperatura e l’energia sono concetti difficili per gli studenti (1). Tra gli
errori più comuni c’è l’idea che alcuni oggetti (come le coperte) producano calore. I bambini potrebbero
pensarla così perché, nella loro esperienza, dopo che ci si copre con una coperta o ci si infila un maglione si
sente più caldo. Potrebbero anche pensare che alcune sostanze (ad esempio farina e aria) non possono
scaldarsi, o che la temperatura dipenda dalla dimensione di un oggetto. Un altro errore comune riguarda le
parole "caldo" e "freddo". Gli studenti spesso pensano che il calore e il freddo siano due cose diverse, e che
siano delle sostanze piuttosto che una riflessione soggettiva della temperatura. A volte possono anche credere
che sia il freddo che si trasmette da un oggetto all’altro, e la loro esperienza con i frigoriferi sembra
confermare questa convinzione errata. Come in molte aree delle scienze, esiste la possibilità che il linguaggio
usato nella vita di tutti i giorni sia in conflitto con il linguaggio scientifico corretto.
Altre informazioni in merito alle idee degli studenti
Fonte: http://beyondpenguins.ehe.osu.edu/issue/keeping-warm/common-misconceptions-about-heat-and-insulation
La comprensione del concetto di calore (energia termica) dipende dalla comprensione del moto di atomi e
molecole. Concetti così astratti potrebbero andare oltre le capacità di comprensione di molti studenti che
affrontano la presente unità. Gli insegnanti dovranno usare il proprio giudizio professionale per decidere cosa
spiegare e fin dove arrivare nella spiegazione del calore come conseguenza del moto di atomi e molecole. Ai
fini dell’unità è importante che gli studenti capiscano la direzione del trasferimento di calore (dal caldo al
freddo), e che la conseguenza del trasferimento di calore è che il materiale/l’oggetto caldo si raffredda e il
materiale/l’oggetto freddo si riscalda finché entrambi non raggiungono la stessa temperatura. A questo punto
l’insegnante deve semplicemente dire ai suoi studenti che il calore viaggia dal caldo al freddo, dal momento
che non c’è alcun modo per spiegarlo in maniera più semplice. È importante però assicurarsi continuamente
che questa nozione sia ripetuta di continuo e compresa fino in fondo. Gli insegnanti dovrebbero evitare di
parlare del "freddo" come se fosse un’entità (cosa che invece capita nel linguaggio di tutti i giorni). Dovrebbero
incoraggiare gli studenti a pensare in termini di trasferimento di calore. Nella lezione 2 gli studenti
svilupperanno delle conoscenze sulle diverse proprietà termiche dei materiali e impareranno che gli isolanti
termici rallentano il trasferimento di calore, mentre i conduttori lo accelerano. Acquisiranno anche delle
conoscenze attraverso l’esperienza pratica di come la differenza di temperatura tra oggetti / materiali e lo
spessore del materiale isolante influisca sulla velocità di trasmissione del calore.
La lezione 2 aiuterà inoltre gli studenti a capire che la temperature è una misura di quanto un oggetto sia caldo
o freddo. Quando gli studenti misurano la variazione della temperatura di diversi materiali/oggetti, gli
insegnanti possono cogliere questa opportunità per affrontare una convinzione errata molto comune, ovvero
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che la temperatura sia una proprietà dell’oggetto. Sempre nella stessa lezione si richiama l’attenzione degli
studenti sul fatto che i nostri sensi possono essere fuorvianti nella misurazione della temperatura di un
oggetto (i metalli sembrano freddi), e che c’è la necessità di un modo accurato per la misurazione della
temperatura.
Riferimenti
(1) Driver, R., Squires, A., Rushworth, P. & Wood-Robinson, V. (1994) Making sense of secondary science.
Reserach into children’s ideas. London: Routledge.
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Informazioni per gli insegnanti
Isolamento termico nel mondo naturale
Questa sezione è dedicata agli insegnanti, ma le storie possono essere adattate anche per gli studenti.
Come mantengono il calore gli orsi polari
La pelliccia degli orsi polari li protegge molto bene dal freddo; il segreto è che la pelliccia intrappola l’aria e
l’aria costituisce un ottimo isolante termico. La pelliccia è fatta da due strati: uno stato inferiore di peli più corti
che intrappolano l’aria tra di loro, e uno strato più esterno composto da peli più lunghi dalla forma tubolare.
Questi peli più lunghi assicureranno che l’aria non si disperda dallo strato inferiore. Dal momento che i peli
sono cavi, sono pieni di aria, che aiuta ulteriormente a mantenere il calore. La pelliccia degli orsi polari è così
efficiente che gli orsi mantengono costante la loro temperatura anche quando quella esterna raggiunge i 30°C. Quando la pelliccia si bagna perde un po’ le sue capacità isolanti, ed è per questo che gli orsi si scuotono
subito l’acqua di dosso non appena escono dall’acqua. Gli Eschimesi hanno copiato gli orsi polari nella
realizzazione dei loro abiti: usano la pelle dell’orso per i vestiti che non devono essere bagnati spesso, mentre
usano pelle di foca per tanti altri dei loro abiti. Molti ricercatori che hanno fotografato gli orsi polari con
macchine fotografiche a infrarossi, che rilevano il calore emesso da essere viventi e oggetti, hanno verificato
come in queste immagini gli orsi siano "invisibili", perché la loro pelliccia li isola talmente bene che
praticamente non disperdono calore.
Il bue muschiato si mantiene al caldo quando fuori ci sono -40° C
Il bue muschiato è famoso per essere l’animale con la pelliccia più calda di tutto il regno animale. La sua
pelliccia è composta da due strati: quello più esterno è fatto di peli lunghi e spessi, quello più interno è fatto di
lana isolante. La lana del bue muschiato è otto volte più calda di quella delle pecore. I peli più lunghi e spessi si
trovano sulla schiena, ed è per questo che quando soffia il vento polare ghiacciato, il bue si mette con la parte
posteriore del corpo contro vento.
Il gufo delle nevi ha piume sulle zampe e sulla faccia
Il gufo delle nevi è uno dei pochi uccelli in grado di vivere nelle più fredde aree polari. Il suo piumaggio lo isola
in maniera molto efficiente dal freddo, e anche le zampe e la faccia sono protette da lunghe piume.
Le foche hanno uno spesso strato di grasso
Le foche trascorr0no la maggior parte del tempo in acqua, dove la pelliccia non riuscirebbe a isolare bene.
Perciò, la pelle di foca è impermeabile e rivestita di uno spesso strato di grasso, che isola contro il freddo. Il
grasso di foca è chiamato anche "blubber". Le pinne non sono rivestite da questo blubber, ma si mantengono
comunque calde per il principio dello "scambio di calore in controcorrente". Secondo questo principio il sangue
freddo che scorre nelle vene delle pinne viene scaldato dal sangue caldo presente nel resto del corpo. Lo stesso
principio viene usato negli edifici, dove l’acqua calda del sistema di riscaldamento del quartiere viene usata per
scaldare quella fredda che scorre nei tubi dell’edificio, posizionando i tubi con acqua calda vicino a quelli dove
scorre l’acqua fredda, permettendo così il trasferimento di calore.
Il piumino e le piume tengono le oche calde e asciutte
Avrete sicuramente dormito in un piumino d’oca, e avrete visto come riesce a trattenere bene il calore. Le
piume di oca fanno sì che il calore venga trattenuto in maniera ottimale e mantengono l’animale asciutto. Le
oche sono ricoperte da due strati: piumino e rivestimento. Lo strato di piumino è molto isolante perché
intrappola l’aria tra le piume e sappiamo che l’aria è un buon isolante termico. Il piumino però non è resistente
all’acqua o al vento, ed è per questo che le oche sono ricoperte da uno strato di piume di rivestimento. Queste
piume sono impermeabili, resistono al vento e intrappolano l’aria calda all’interno dello strato di piumino. Le
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piume sono resistenti e piene d’aria, e per questo motivo il piumaggio è molto leggero e voluminoso allo
stesso tempo. Quando è molto freddo, gli uccelli possono gonfiare il piumaggio, per intrappolare più aria tra
una piuma e l’altra ed essere ancora più isolati dal freddo; durante l’inverno gli uccelli hanno un numero
maggiore di piume per tenersi ancora più al caldo, ed è per questo che i piumini in commercio migliori sono
quelli imbottiti con piume d’oca.
I vestiti degli Eschimesi
Gli Inuit – o Eschimesi – vivono vicino al Circolo Polare, in climi molto freddi. I loro abiti tradizionali sono fatti di
almeno due strati di pelliccia e uno strato di aria isolante tra i due strati di pelliccia.
Invenzioni in materia di isolanti termici
In questa unità gli studenti testano e migliorano le loro creazioni: è così che funziona anche nel mondo reale,
dove l’inventore però non è sempre necessariamente anche la stessa persona che trasforma l’idea in oggetto
da mettere in commercio. Spesso sono altri che, con occhio più attento o più rapido nel cogliere il potenziale
dell’intuizione, possono decedere di “rubargliela”.
Lana minerale – la lana fatta dalla roccia
La lana minerale viene usata per isolare i muri. L’idea viene dalle Hawaii, un gruppo di isole di origine
vulcanica, dove ci sono ancora molti vulcani attivi. Quando i vulcani eruttano lava, una parte della lava forma
dei filamenti che si depositano nelle spiagge formando quindi una specie di lana rocciosa. In passato, i nativi
pensavano che accadesse perché la loro dea Pele fosse talmente arrabbiata che si strappava i capelli. Questo
ha ispirato la produzione di lana minerale, che oggi viene usata in tutto il mondo per l’isolamento degli edifici,
dal momento che è un materiale forte e resistente e che riesce ad intrappolare aria e isolare contro il freddo.
Il thermos è un’invenzione antica
Alcune invenzioni nascono come soluzioni a problemi definiti. Successivamente, lo stesso principio, può
dimostrarsi utile in un altro contesto. Questo è il caso del thermos.
Lo scienziato James Dewar ha inventato il thermos nel 1892. Stava lavorando con gas liquidi quando notò che
tali gas si conservavano bene in una specie di bottiglia doppia, fatta da una bottiglia più grande che ne
conteneva una di dimensioni minori al suo interno, con una zona vuota tra le due. Si rese quindi conto che
questo vuoto era molto efficace per mantenere costante la temperatura della bottiglia interna; nonostante al
giorno d’oggi sappiamo che si tratta di un’ottima idea, passarono molti anni prima che l’idea di James Dewar
uscisse da quel laboratorio, e non fu lui che ci guadagnò dalla sua invenzione. Furono infatti due soffiatori di
vetro tedeschi che usarono questa scoperta e la trasformarono in un prodotto da mettere in commercio: il
termos. Per lungo tempo i thermos erano fatti di vetro e quindi si rompevano facilmente; negli anni Ottanta il
thermos venne migliorato realizzando le bottiglie in acciaio, rendendolo quindi molto più resistente.
Le fibre sintetiche si ispirano alla pelliccia degli orsi polari
In passato gli abiti invernali erano spesso realizzati con la pelliccia o la pelle di animali. Oggi i materiali sintetici
sono molto usati e le soluzioni che si trovano nel mondo naturale vengono copiate nella progettazione di nuovi
materiali e tecnologie. Ad esempio la pelliccia degli orsi polari ha ispirato lo sviluppo delle fibre in poliestere
cave, portando alla realizzazione di un materiale caldo e leggero.
Informazioni sulla Groenlandia
La Groenlandia è l’isola più grande del mondo con una superficie totale di 2.166.000 km² (circa 7 volte l’Italia).
Ha una popolazione di 56.000 persone ed era una colonia danese fino al 1953, mentre oggi ha una forma di
governo autonoma.
La Groenlandia si trova nella zona climatica polare. Durante l’inverno le temperature raggiungono spesso i 50°C, e in estate raramente si superano i 10-15°C. Quasi l’80% dell’isola è coperto di ghiaccio tutto l’anno.
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Durante i mesi estivi i ghiacci lungo le coste della Groenlandia, dove vivono i suoi abitanti, si sciolgono. Fin
dall’antichità il mezzo di trasporto naturale è stato la slitta trainata dai cani della Groenlandia, che si sono
adattati completamente ai climi molto freddi e vivono all’aperto tutto l’anno.
Il Circolo Polare Artico attraversa la Groenlandia, ed è il confine tra la zona in cui è visibile il sole di
mezzanotte e quella in cui non lo è. A metà estate nel Circolo Polare Artico si manifesta il fenomeno del sole di
mezzanotte che dura 24 ore, e più si va a nord più si allunga il periodo dell’anno in cui c’è la luce del sole tutto il
giorno.
A Ilulissat, cittadina che si trova un po’ più a nord del Circolo Polare Artico, il sole di mezzanotte dura dal 19
maggio al 22 luglio. A nord del Circolo il sole non tramonta mai e quindi c’è luce sia di giorno che di notte.
D’inverno accade il contrario, il sole non sale mai sopra la linea dell’orizzonte perciò è buio sia di giorno che di
notte. Nonostante d’estate ci sia sempre il sole, la temperatura rimane bassa perché il sole, rimanendo basso
all’orizzonte, non scalda a sufficienza e quindi l’escursione termica tra il giorno e la notte è minima. Più ci si
avvicina all’Equatore, più alto è il sole nel cielo e più alta è la temperatura.
L’isola più grande del mondo ha un numero enorme di ricchezze faunistiche che si sono adattate ai climi
artici sia nei mari che sulle terre emerse
L’orso polare è il predatore più grande e il più diffuso in tutta la Groenlandia, ma ci sono anche altri animali
tipici di questi luoghi come il bue muschiato, il narvalo e il tricheco. Assieme alle renne, i buoi muschiati sono
gli animali di terra che possono essere avvistati più facilmente dai viaggiatori. Vi sono tanti altri animali
presenti su quest’isola: lupi, volpi polari, lepri artiche e altri piccoli animali terrestri che però vivono molto
lontano dalle aree civilizzate. La Groenlandia è abitata da circa 60 specie di uccelli, tra i quali l’aquila di mare. I
mari attorno alla Groenlandia sono abitati dalle balene, che sono visibili soprattutto durante l’estate. Non è
raro avvistare balenottere, megattere e balenottere minori, mentre un po’ più rare sono le balene blu, le
balene della Groenlandia e i capodogli.
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Partner
Bloomfield Science Museum Jerusalem
Museo Nazionale della Scienza e della Tecnologia "Leonardo da Vinci"
Science Center NEMO
Teknikens hus
Techmania Science Center
Experimentarium
The Eugenides foundation
Condervatoire National des Art et Métiers - musée des arts et métiers
Science Oxford
The Deutsches Museum Bonn
Museum of Science di Boston
Netiv Zvulun – School
Istituto Comprensivo Copernico
Daltonschool Neptunus
Gränsskolan School
The 21st Elementary School
Maglegårdsskolen
The Moraitis school
EE. PU. CHAPTAL
Pegasus Primary School
KGS Donatusschule
MAGLEGÅRDSSKOLEN
Gentofte Kommunes skolevæsen
ECSITE – European Network of Science Centres and Museums
ICASE – International Council of Associations for Science Education
ARTTIC
Manchester Metropolitan University
University of the West of England
Ci sono 10 Unità disponibili nelle seguenti lingue:
Le Unità sono disponibili alla pagina www.engineer-project.eu fino al 2015
e su: www.scientix.eu
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