PROGRAMMAZIONE Dipartimento di Scienze 2015-2016

LICEO SCIENTIFICO STATALE “LORENZO MASCHERONI”
24124 BERGAMO (BG) Via A. Da ROSCIATE, 21/A -Tel. 035-237076 - Fax 035-234283
e-mail: [email protected] - sito internet: http://www.liceomascheroni.it
Cod.Mecc.BGPS05000B
Cod.Fisc.95010190163
PROGRAMMAZIONE
Dipartimento di Scienze 2015-2016
PREMESSA
A partire da questo anno scolastico sono a regime sia l’indirizzo “Liceo scientifico” sia l’opzione
“Scienze Applicate”.
I programmi sono gli stessi nei due indirizzi, ma si differenziano per il grado di approfondimento
e per l’uso potenziato del laboratorio nell’opzione “Scienze Applicate”.
Si precisa inoltre che, nel secondo biennio e nel quinto anno delle Scienze Applicate, una delle
cinque ore di Scienze Naturali previste sarà tenuta dall’insegnante di filosofia, per
l’approfondimento di temi di filosofia della scienza. I contenuti di questa ora sono stabiliti da
un’apposita commissione mista di insegnanti di diverse discipline.
Nell’a.s. 2015-16 si avvia la sperimentazione del progetto provinciale “La Scuola Sicura” Progetto di Integrazione della Sicurezza del lavoro nei curricola scolastici della scuola
secondaria di 2° grado nel territorio bergamasco, coordinato dall’UST di Bergamo. Quest’anno
la sperimentazione coinvolgerà alcune classi del primo biennio (classi prime e seconde) e,
presumibilmente, dal prossimo a.s. coinvolgerà tutte le classi prime, seconde e terze
dell’Istituto.
Nell’elaborazione di questa programmazione il Dipartimento di Scienze si è basato sulle
indicazioni ministeriali relative al Liceo scientifico rinvenibili al seguente indirizzo:
http://www.indire.it/lucabas/lkmw_file/licei2010///indicazioni_nuovo_impaginato/Liceo%20scienti
fico.doc
Per quanto riguarda la stesura del programma di quinta si è tenuto conto anche dei risultati del
progetto LS-OSA/ab – Percorsi curriculari V anno materie Fisica e Scienze reperibili sul sito del
MIUR all’indirizzo http://ls-osa.uniroma3.it.
Si riportano di seguito le sezioni dedicate in particolare all’insegnamento delle Scienze Naturali.
LINEE GENERALI E COMPETENZE
Al termine del percorso liceale lo studente possiede le conoscenze disciplinari e le metodologie
tipiche delle scienze della natura, in particolare delle scienze della Terra, della chimica e della
biologia. Queste diverse aree disciplinari sono caratterizzate da concetti e da metodi di indagine
propri, ma si basano tutte sulla stessa strategia dell’indagine scientifica che fa riferimento anche
alla dimensione di «osservazione e sperimentazione». L’acquisizione di questo metodo,
secondo le particolari declinazioni che esso ha nei vari ambiti, unitamente al possesso dei
contenuti disciplinari fondamentali, costituisce l’aspetto formativo e orientativo
dell’apprendimento/insegnamento delle scienze. Questo è il contributo specifico che il sapere
scientifico può dare all’acquisizione di “strumenti culturali e metodologici per una comprensione
approfondita della realtà”.
Lo studente acquisisce la consapevolezza critica dei rapporti tra lo sviluppo delle conoscenze
all’interno delle aree disciplinari oggetto di studio e il contesto storico, filosofico e tecnologico,
nonché dei nessi reciproci e con l’ambito scientifico più in generale.
In tale percorso riveste un’importanza fondamentale la dimensione sperimentale, dimensione
costitutiva di tali discipline e come tale da tenere sempre presente. Il laboratorio è uno dei
momenti più significativi in cui essa si esprime, in quanto circostanza privilegiata del “fare
scienza” attraverso l’organizzazione e l’esecuzione di attività sperimentali, che possono
comunque utilmente svolgersi anche in classe o sul campo. Tale dimensione rimane un aspetto
irrinunciabile della formazione scientifica e una guida per tutto il percorso formativo, anche
quando non siano possibili attività di laboratorio in senso stretto, ad esempio attraverso la
presentazione, discussione ed elaborazione di dati sperimentali, l’utilizzo di filmati, simulazioni,
modelli ed esperimenti virtuali, la presentazione – anche attraverso brani originali di scienziati –
di esperimenti cruciali nello sviluppo del sapere scientifico. L’esperimento è infatti un momento
irrinunciabile della formazione scientifica e va pertanto promosso in tutti gli anni di studio e in
tutti gli ambiti disciplinari, perché educa lo studente a porre domande, a raccogliere dati e a
interpretarli, acquisendo man mano gli atteggiamenti tipici dell’indagine scientifica.
Le tappe di un percorso di apprendimento delle scienze non seguono una logica lineare, ma
piuttosto ricorsiva. Così, a livello liceale, accanto a temi e argomenti nuovi si possono
approfondire concetti già acquisiti negli anni precedenti, introducendo per essi nuove chiavi
interpretative. Inoltre, in termini metodologici, da un approccio iniziale di tipo prevalentemente
fenomenologico e descrittivo si può passare a un approccio che ponga l’attenzione sulle leggi,
sui modelli, sulla formalizzazione, sulle relazioni tra i vari fattori di uno stesso fenomeno e tra
fenomeni differenti. Al termine del percorso lo studente avrà perciò acquisito le seguenti
competenze: sapere effettuare connessioni logiche, riconoscere o stabilire relazioni,
classificare, formulare ipotesi in base ai dati forniti, trarre conclusioni basate sui risultati ottenuti
e sulle ipotesi verificate, risolvere situazioni problematiche utilizzando linguaggi specifici,
applicare le conoscenze acquisite a situazioni della vita reale, anche per porsi in modo critico e
consapevole di fronte ai temi di carattere scientifico e tecnologico della società attuale.
L’apprendimento disciplinare segue quindi una scansione ispirata a criteri di gradualità, di
ricorsività, di connessione tra i vari temi e argomenti trattati, di sinergia tra le discipline che
formano il corso di scienze le quali, pur nel pieno rispetto della loro specificità, sono sviluppate
in modo armonico e coordinato. Tale scansione corrisponde anche allo sviluppo storico e
concettuale delle singole discipline, sia in senso temporale, sia per i loro nessi con tutta la realtà
culturale, sociale, economica e tecnologica dei periodi in cui si sono sviluppate.
Approfondimenti di carattere disciplinare e multidisciplinare, scientifico e tecnologico, avranno
anche valore orientativo al proseguimento degli studi. In questo contesto è auspicabile
coinvolgere soprattutto gli studenti degli ultimi due anni, stabilire un raccordo con gli
insegnamenti di fisica, matematica, storia e filosofia, e attivare, ove possibile, collaborazioni con
università, enti di ricerca, musei della scienza e mondo del lavoro.
OBIETTIVI SPECIFICI DI APPRENDIMENTO
Secondo Biennio
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Nel secondo biennio si ampliano, si consolidano e si pongono in relazione i contenuti
disciplinari, introducendo in modo graduale ma sistematico i concetti, i modelli e il formalismo
che sono propri delle discipline oggetto di studio e che consentono una spiegazione più
approfondita dei fenomeni.
Biologia
Si pone l’accento soprattutto sulla complessità dei sistemi e dei fenomeni biologici, sulle
relazioni che si stabiliscono tra i componenti di tali sistemi e tra diversi sistemi e sulle basi
molecolari dei fenomeni stessi (struttura e funzione del DNA, sintesi delle proteine, codice
genetico). Lo studio riguarda la forma e le funzioni degli organismi (microrganismi, vegetali e
animali, uomo compreso), trattandone gli aspetti anatomici (soprattutto con riferimento al corpo
umano) e le funzioni metaboliche di base. Vengono inoltre considerate le strutture e le funzioni
della vita di relazione, la riproduzione e lo sviluppo, con riferimento anche agli aspetti di
educazione alla salute.
Chimica
Si riprende la classificazione dei principali composti inorganici e la relativa nomenclatura. Si
introducono lo studio della struttura della materia e i fondamenti della relazione tra struttura e
proprietà, gli aspetti quantitativi delle trasformazioni (stechiometria), la struttura atomica e i
modelli atomici, il sistema periodico, le proprietà periodiche e i legami chimici. Si introducono i
concetti basilari della chimica organica (caratteristiche dell’atomo di carbonio, legami, catene,
gruppi funzionali e classi di composti ecc.). Si studiano inoltre gli scambi energetici associati alle
trasformazioni chimiche e se ne introducono i fondamenti degli aspetti termodinamici e cinetici,
insieme agli equilibri, anche in soluzione (reazioni acido-base e ossidoriduzioni), e a cenni di
elettrochimica. Adeguato spazio si darà agli aspetti quantitativi e quindi ai calcoli relativi e alle
applicazioni.
Scienze della Terra
Si introducono, soprattutto in connessione con le realtà locali e in modo coordinato con la
chimica e la fisica, cenni di mineralogia, di petrologia (le rocce) e fenomeni come il
vulcanesimo, la sismicità e l’orogenesi, esaminando le trasformazioni ad essi collegate.
I contenuti indicati saranno sviluppati dai docenti secondo le modalità e con l’ordine ritenuti più
idonei, secondo quanto indicato per il I biennio.
Quinto Anno
Chimica - Biologia
Nel quinto anno è previsto l’approfondimento della chimica organica. Il percorso di chimica e
quello di biologia si intrecciano poi nella biochimica e nei biomateriali, relativamente alla
struttura e alla funzione di molecole di interesse biologico, ponendo l’accento sui processi
biologici/biochimici nelle situazioni della realtà odierna e in relazione a temi di attualità, in
particolare quelli legati all’ingegneria genetica e alle sue applicazioni.
Scienze della Terra
Si studiano i complessi fenomeni meteorologici e i modelli della tettonica globale, con
particolare attenzione a identificare le interrelazioni tra i fenomeni che avvengono a livello delle
diverse organizzazioni del pianeta (litosfera, atmosfera, idrosfera).
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Si potranno svolgere inoltre approfondimenti sui contenuti precedenti e/o su temi scelti ad
esempio tra quelli legati all’ecologia, alle risorse energetiche, alle fonti rinnovabili, alle condizioni
di equilibrio dei sistemi ambientali (cicli biogeochimici), ai nuovi materiali o su altri temi, anche
legati ai contenuti disciplinari svolti negli anni precedenti.
Tali approfondimenti saranno svolti, quando possibile, in raccordo con i corsi di fisica,
matematica, storia e filosofia. Il raccordo con il corso di fisica, in particolare, favorirà
l’acquisizione da parte dello studente di linguaggi e strumenti complementari che gli
consentiranno di affrontare con maggiore dimestichezza problemi complessi e interdisciplinari.
La dimensione sperimentale, infine, potrà essere ulteriormente approfondita con attività da
svolgersi non solo nei laboratori didattici della scuola, ma anche presso laboratori di università
ed enti di ricerca, aderendo anche a progetti di orientamento.
Per quanto riguarda Strumenti – Criteri e Modalità di Valutazione – Recupero ci si attiene a
quanto riportato nelle pagine seguenti.
Contenuti Disciplinari Comuni* Classe Terza (liceo scientifico e liceo
scientifico opzione scienze applicate)
N.B. Per le classi del secondo biennio gli argomenti scritti in caratteri più piccoli, sono da
considerarsi opzionali.
CLASSE 3^
Valenze e numero di ossidazione. Scrittura delle formule con l’uso del numero di ossidazione
e/o della valenza. Classificazione dei composti inorganici secondo lo schema tradizionale:
Ossidi basici, ossidi acidi, idrossidi, acidi (ossoacidi e idracidi), sali (sali degli ossoacidi e sali
degli idracidi).
Classificazione dei composti inorganici secondo la nomenclatura IUPAC: composti binari,
composti ternari, nomenclatura IUPAC e tradizionale.
Reazioni chimiche: sintesi, decomposizione, sostituzione semplice, doppio scambio,
neutralizzazione, formazione di ioni, reazioni di salificazione.
Principio di Avogadro. Determinazione delle masse atomiche relative e delle masse
molecolari relative. Mole e numero di Avogadro. Molarità delle soluzioni. Calcoli
stechiometrici. Volume molare. Equazione di stato dei gas ideali.
Legami chimici
Modelli atomici di Thomson, Rutherford, Bohr. La natura dualistica dell’elettrone. Le onde di
materia di De Broglie. Il principio di indeterminazione di Heisenberg. Schrödinger: orbitali e
numeri quantici. Distribuzione elettronica. Numeri quantici e tipi di orbitali atomici. Elettroni di
valenza e periodicità delle proprietà chimiche degli elementi. Regola dell’ottetto. Energia di
legame. Ioni e legame ionico. Legame covalente puro e legami multipli.
Orbitali molecolari sigma e pi greco.
Elettronegatività e legame covalente polare. Dipoli elettrici. Legame dipolo-dipolo, ponte
idrogeno, forze di Van derWaals. Legami ione-dipolo. Legame dativo e legame metallico.
Cinetica ed equilibrio chimico
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Velocità di reazione e fattori che la influenzano. Teoria delle collisioni e teoria del complesso
attivato. Equilibrio chimico: reazioni complete e reazioni reversibili. Costante di equilibrio e suo
significato. Spostamento degli equilibri chimici. Elettroliti forti e deboli. Dissociazione ionica di
sostanze ioniche e ionizzazione di sostanze molecolari in acqua. Ionizzazione dell’acqua,
prodotto ionico e pH. Acidi e basi (forti e deboli). Teoria di Arrhenius e teoria di Brönsted-Lowry.
Indicatori di pH.
Titolazioni acido-base. Soluzioni tampone.
Processi ossido-riduttivi
Ossidazione e riduzione. Numero di ossidazione. Serie elettrochimica degli elementi e
potenziali di riduzione standard. Bilanciamento delle reazioni di ossido-riduzione. Pila Daniell.
Elettrolisi. Leggi di Faraday.
* Questi argomenti potranno essere integrati con approfondimenti e temi scelti dal singolo
docente in relazione alla programmazione della classe
** Le attività di laboratorio nel corso Liceo Scientifico Opzione Scienze Applicate saranno
arricchite da altre esperienze tenuto conto del monte ore diverso .
Possibili attività di laboratorio:
- Determinazione delle dimensioni molecolari e del numero di Avogadro
- Preparazione di soluzioni a data molarità, diluizione
- Elettrizzazione dei corpi per strofinio
- Tubi catodici.
- Saggi alla fiamma
- Analisi spettroscopica della luce
- Diffrazione della luce e degli elettroni
- Conducibilità elettrica delle soluzioni; diversi tipi di legami
- Studio ebullioscopico e crioscopico di alcune soluzioni
- Legge di Graham
- Osservazione e riconoscimento di campioni di minerali e rocce
- Costruzione di modelli molecolari
- Velocità di reazione
- Modello di equilibrio dinamico
- Spostamento degli equilibri chimici
- Prodotto di solubilità
- Uso di indicatori e di cartine indicatrici universali
- Studio della diversa forza degli acidi
- Titolazioni acido-base
- Reazioni di ossido-riduzione
- Pila Daniell
- Elettrolisi dell’acqua e leggi di Faraday
Scansione temporale
Periodo settembre-Dicembre- nomenclatura, stechiometria, modelli atomici.
Gennaio- marzo: legami chimici, minerali, cinetica
aprile-giugno:equililibrio, acidi e basi, elettrochimica.
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Contenuti disciplinari classe 4^ (liceo scientifico e liceo scientifico opzione
scienze applicate)
Chimica
La termodinamica chimica:
Definizione di sistema. Reazioni esotermiche ed endotermiche. Energia chimica e termica.
L’energia si conserva: primo principio della termodinamica. Funzioni di stato. Entalpia di
reazione. Trasformazioni spontanee e non spontanee. Secondo principio della termodinamica.
Energia libera di Gibbs.
Biologia
Genetica molecolare:
Struttura del DNA. Duplicazione del DNA, codice genetico sintesi proteica. Regolazione
dell’espressione genica dei procarioti.
Scienze della Terra.
Minerali: struttura dei minerali, proprietà fisiche dei minerali, polimorfismo e isomorfismo.
Classificazione minerali. Genesi dei minerali. (solo se non già trattati al terzo anno).
Rocce: genesi e classificazione.
Vulcani: Attività ignea effusiva e intrusiva. Caratteristiche dell’attività vulcanica. Tipi di eruzione
e prodotti vulcanici.
Terremoti: Origine dei terremoti e teoria del rimbalzo elastico. Onde sismiche e loro
propagazione. Localizzazione dei terremoti. Intensità e magnitudo.
Anatomia umana:
Organizzazione del corpo umano. Tipi di tessuti.
Apparati: Digerente. Respiratorio. Circolatorio. Nervoso (limitatamente alla cellula nervosa e ai
potenziali a riposo e d’azione). Riproduttore. Sistema immunitario.
Questi apparati si studieranno sia dal punto di vista strutturale (anatomia) che funzionale
(fisiologia), soffermandosi sul loro significato adattativo con cenni di anatomia e fisiologia
comparata.
Scansione temporale:
Periodo Settembre-Dicembre: termochimica e genetica molecolare.
Gennaio-Giugno:) Scienze della Terra e anatomia umana.
Possibili attività di laboratorio:
-
Reazioni spontanee
Reazioni endotermiche ed esotermiche.
Determinazione del calore di reazione
Estrazione del DNA
Osservazioni di minerali e rocce
Osservazioni al M.O. di tessuti animali e di sezioni di organi
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- Analisi di modelli anatomici
-Misura della pressione arteriosa
- Attività dell’amilasi salivare
- Dissezioni anatomiche
Contenuti disciplinari classe 5^ liceo scientifico
- Dal carbonio agli idrocarburi
Composti organici, stati di ibridazione del carbonio, alcani e cicloalcani, isomeria di struttura,
isomeria ottica; nomenclatura degli idrocarburi saturi; proprietà fisiche e chimiche degli
idrocarburi saturi, reazione di alogenazione degli alcani; alcheni e alchini: nomenclatura,
isomeria geometrica degli alcheni, addizione elettrofila e regola di Markovnikov. Idrocarburi
aromatici e sostituzione elettrofila.
- Dai gruppi funzionali ai polimeri
Gruppi funzionali, definizione di alogenoderivato. Alcoli, fenoli, eteri: gruppi funzionali,
nomenclatura, proprietà fisiche; acidità di alcoli e fenoli, reazioni di ossidazione. Aldeidi e
chetoni: gruppo funzionale, nomenclatura, reazioni di ossidazione e riduzione. Acidi
carbossilici: nomenclatura, proprietà fisiche, acidità. Esteri e saponi. Ammine: gruppo
funzionale, nomenclatura, proprietà fisiche e chimiche. Ammidi: gruppo funzionale. Polimeri
di addizione.
- Biotecnologie e loro applicazioni
Genetica di batteri e virus: trasformazione, coniugazione e trasduzione. Batteriofagi: ciclo
litico e ciclo lisogeno . Retrovirus.
La tecnologia del DNA ricombinante: importanza dei vettori, plasmidi e batteriofagi
Enzimi e siti di restrizione. Tecniche di clonaggio di frammenti di DNA. Reazione a catena
della polimerasi.
Applicazioni e potenzialità delle biotecnologie, esempi a livello agroalimentare e/o ambientale
e/o medico.
- Dal carbonio alle “Scienze della Terra”
Ciclo del carbonio : Riferimenti alla fotosintesi, combustione e respirazione, fermentazione,
effetto serra, presenza del carbonio nei carbonati e nei combustibili fossili.
- Energia e dinamica endogena della Terra
- Origine e propagazione del calore interno della Terra. Deriva dei continenti, teoria
dell’espansione dei fondali oceanici, teoria della tettonica delle zolle: caratteristiche delle
zolle, motore della tettonica, attività endogena (distribuzione terremoti e vulcani, genesi dei
magmi).
Contenuti disciplinari aggiuntivi classe 5^ liceo scientifico opzione scienze
applicate
Atmosfera
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Origine, composizione, struttura. Pressione, temperatura, umidità. Circolazione atmosferica,
venti, precipitazioni. Bilancio termico. Elementi e fattori climatici.
Scansione temporale:
Periodo Settembre-Dicembre: chimica organica.
Gennaio-Giugno: biotecnologie, ciclo del carbonio, scienze della Terra. Solo per scienze
applicate: atmosfera.
Possibili attività di laboratorio:
-
Costruzione di modelli molecolari
Uso del polarimetro
Produzione di acetilene; suo riconoscimento come composto insaturo
Reazioni degli alcoli
Riduzione delle aldeidi (differenza tra glucosio e saccarosio)
Acidi carbossilici
Sintesi dell’acido acetilsalicilico
Sintesi di un sapone
Differenziazione del glucosio dal saccarosio
Colture batteriche, colorazione delle colonie e osservazione al M.O.
STRUMENTI
Esperienze di laboratorio. Raccolta di dati. Uso di audiovisivi (filmati, diapositive, CD-ROM).
Uso del testo in adozione, e integrazione delle informazioni con pubblicazioni e riviste.
CRITERI E MODALITA’ DI VALUTAZIONE
La verifica si può attuare mediante:
- rilevazioni orali periodiche, atte a misurare il raggiungimento degli obiettivi specifici di
apprendimento;
- test oggettivi per saggiare il grado di conoscenza, comprensione, applicazione, raggiunto
dagli studenti;
- relazioni scritte con schemi e discussione da parte degli studenti sulle attività sperimentali e
di ricerca, per evidenziare le capacità di interpretazione e rielaborazione dei dati raccolti.
La valutazione tiene conto dei livelli di partenza, dei progressi fatti dallo studente, del livello
di raggiungimento degli obiettivi prefissati, delle conoscenze acquisite.
Si riporta di seguito quanto approvato dal Collegio docenti del 23/09/2014 relativamente alla
tipologia e al numero minimo di verifiche da effettuarsi nel corso dell’anno.
Nel primo periodo:
- Tutte le classi del liceo scientifico: almeno due valutazioni e per gli incerti tra il voto
sufficiente e insufficiente almeno 3 valutazioni .
- Prime scienze applicate: almeno due valutazioni e per gli incerti tra il voto sufficiente e
insufficiente almeno 3 valutazioni .
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- Seconde, terze, quarte scienze applicate: almeno tre valutazioni
Nel secondo periodo:
- Prima e seconda scientifico: almeno due valutazioni e per gli incerti tra il voto sufficiente e
insufficiente almeno 3 valutazioni .
- Terza, quarta, quinta liceo scientifico: almeno 3 valutazioni e per gli incerti tra il voto
sufficiente e insufficiente almeno 4 voti
- Tutte le classi di scienze applicate: almeno 3 valutazioni e per gli incerti tra il voto
sufficiente e insufficiente almeno 4 voti
N.B Se a una prova corrispondono più valutazioni, una sola di queste è computabile ai fini
del numero minimo
N.B. tale numero minimo deve essere relativo ad ogni studente: pertanto, in caso di assenza
dello studente, ove il numero complessivo di prove effettuate dalla classe sia limitato a quello
minimo prescritto, la prova non effettuata dallo studente dovrà essere recuperata.
RECUPERO
Il Dipartimento si attiene a quanto approvato dal Collegio docenti e specificato nel P.O.F.
Bergamo,
15 Settembre 2015
I DOCENTI:
BATTAFARANO ANTONIETTA
DE SANTIS ANGELA
FAMOSO LILIANA
GANDOLFI GIGLIOLA
GARATTINI GIANBEPPE
GRASSI DONATELLA
GRAZIANO LUISA
9
PASSALACQUA GIOVANNI
ROSSI ANNA MARIA
10