• About Science in School
  • About EIROforum
  • Submit an article
Science in School
Science in School
  • Understand
    • Recent research and science topics
      • Astronomy / space
      • Biology
      • Chemistry
      • Earth science
      • Engineering
      • General science
      • Health
      • History
      • Mathematics
      • Physics
      • News from the EIROs
      • Science and society
  • Inspire
    • People, events and resources
      • Advertorials
      • Career focus
      • Competitions and events
      • Education focus
      • Resource reviews
      • Science and society
      • Science miscellany
      • Scientist profiles
      • Teacher profiles
  • Teach
    • Activities and projects
      • Astronomy / space
      • Biology
      • Chemistry
      • Earth science
      • Engineering
      • General science
      • Health
      • History
      • Mathematics
      • Physics
      • Science and society
  • Archive
  • Login
  • Contact
Fascia d'età:
11-14, 14-16, 16-19
Issue 13
 -  14/03/2011

Lo spettacolo della scienza

Bernhard Sturm

Traduzione di Leonardo Bertolai, Liceo Scientifico Esedra, Lucca.

Avete mai assaporato la drammaticità della scienza? I colori, gli odori, la complessità? Perché non seguire il consiglio dell'insegnante di scienze Bernhard Sturm? “Fate in modo che i vostri studenti portino più teatralità nella classe: lasciate che mettano in scena la scienza, così li aiuterete a visualizzare e ricordare la lezione”.


Joseph Wright of Derby,
Esperimento su di un Uccello
nella Pompa ad Aria (An
Experiment on a Bird in the
Air Pump
), 1768, olio su tela,
The National Gallery, Londra,
UK

Immagine gentilmente
concessa da The Yorck Project:
10.000 Meisterwerke der
Malerei; fonte dell'immagine:
Wikimedia Commons

Il teatro può mettere insieme componenti dell'arte, della musica e dello sport, e sviluppare la creatività e la forma fisica degli studenti, così come la loro consapevolezza delle emozioni e del senso estetico. Come ogni attività di gruppo, promuove inoltre la comunicazione e la cooperazione fra i vostri allievi. Allora, perché non usare il teatro per l'insegnamento delle scienze?

Questo articolo offre una selezione di attività basate sul teatro, per mettere o rimettere in scena le scienze nelle classi di chimica o fisica.

Chimica

Le reazioni Redox

Questo è un modo per visualizzare lo scambio di ossigeno tra differenti atomi di metallo all'interno delle serie di Redox (secondo Lavoisier). Ciascuno studente indossa un cappuccio di uno dei tre colori, che rappresenti gli atomi di ossigeno e due metalli differenti (dovrebbe esserci un numero uguale di ciascun colore). In gruppi di circa 8-10 ragazzi, gli studenti inscenano semplici reazioni Redox 1:1, come ad esempio CuO + Fe à Cu + FeO, dopodiché le mostrano a tutta la classe. Spesso gli allievi trovano modi creativi per rappresentare sia l'attivazione che il rilascio di energia in queste reazioni.

I legami chimici: la conduttività dell'acqua (meccanismo Grotthuss)


Messa in scena del meccanismo di Grotthuss: Rosso: l'atomo di idrogeno (in ginocchio) Blu: l'atomo di ossigeno (in piedi) Braccia/gambe piegate: coppie di elettroni libere nell'atomo di ossigeno Braccia/gambe stese: coppie di elettroni attaccate La carica positiva passa velocemente dall'estremità destra della linea (H3O+) fino all'estremità sinistra(H+) attraverso il riassestamento di coppie di elettroni e lo scambio di protoni da una molecola d'acqua all'altra. Cliccare sull’immagine per ingrandirla
Immagine gentilmente concessa da

Il seguente metodo può essere usato per dimostrare come la corrente elettrica passi velocemente attraverso l'acqua, anche se non ci sono elettroni ad attraversarla: al contrario, è una carica positiva a spostarsi. Gli studenti, in questa simulazione, dovrebbero indossare cappucci di uno dei due colori, che rappresentano atomi di idrogeno e ossigeno (in rapporto 2:1). Fate loro formare una linea di molecole d'acqua: ciascuna molecola consiste di due atomi di idrogeno (ragazzi in ginocchio) e un atomo di ossigeno (in piedi). L'atomo di ossigeno tocca un atomo di idrogeno con il suo piede destro (vedi il grafico sulla destra). Gambe e braccia dell'atomo di idrogeno non vengono impiegate. Un altro atomo di idrogeno aggiuntivo è attaccato all'atomo di ossigeno (toccato dalla sua mano sinistra) alla fine di una delle linee (H3O+). Le braccia e le gambe dello studente-ossigeno rappresentano una coppia di elettroni. La coppia di elettroni in eccesso viene fatta passare dalla fine di una delle file di molecole d'acqua a un'altra, così come l'atomo di ossigeno nella molecola di H3O+ si stacca dall'atomo di idrogeno: ciò viene segnalato da un tocco della mano destra; invece, l'atomo di ossigeno delle molecole vicine tocca questo atomo di idrogeno con la sua mano sinistra, e così via via fino in fondo alla linea.

La polimerizzazione radicalica dell'etilene a polietilene

Polimerizzazione Radicale
dell'etano. Cliccare
sull’immagine per ingrandirla

Polimerizzazione del radicale
di buta-1,3-diene. Cliccare
sull’immagine per ingrandirla

Diagrammi riadattati da
Pöpping (2003)

Il seguente metodo è utile per capire il meccanismo della polimerizzazione radicalica e la differenze esistenti tra la sintesi di polimeri lineari e reticolati. La polimerizzazione dell'etilene può essere rappresentata unendo gli studenti uno a uno. Il corpo di ogni studente rappresenta un atomo di carbonio, ciascun piede un atomo di idrogeno e ogni braccio un elettrone di legame. Lo studente che rappresenta il radicale metilico inizia ad agitare il braccio (elettroni non accoppiati). Due studenti, che si tengono per entrambe le mani (doppio legame), rappresentano una molecola di etilene. Il radicale metilico si lega alla molecola di etilene: uno dei due componenti della molecola di etilene stacca una mano (rottura di uno dei due legami) per legare l'elettrone libero del radicale metilico attraverso una nuova stretta di mano. La molecola risultante, composta da tre atomi di carbonio, è ancora un radicale. Questo lega un'altra molecola di etilene e così via (vedi il grafico sulla sinistra).

Il modello precedente può essere utilizzato anche per descrivere la reticolazione dell'1-3-butadiene, nella quale gli studenti che simboleggiano gli atomi di carbonio in posizione 2 e 3 si toccano i piedi per rappresentare il legame singolo che li unisce (vedi la figura a sinistra). L'arrivo del radicale metilico causa la rottura di uno dei due legami doppi (una doppia stretta di mano) della molecola di 1,3-butadiene e la formazione di un nuovo legame singolo (corrispondente ad una stretta di mano) tra lo stesso metile e, ad esempio, il carbonio C4 della molecola. La molecola appena formatasi è ancora un radicale, con un elettrone libero sull'atomo di carbonio in posizione 3. Il C1 di una seconda molecola di 1,3 – butadiene può spezzare uno dei suoi due doppi legami (rappresentati dalla doppia stretta di mano tra i due studenti) e legarsi al carbonio 3 della molecola iniziale (nuova stretta di mano). Si creano così le condizioni per dare origine ad una reticolazione. La molecola a 9 atomi di carbonio che ne deriva è ancora un radicale, con un elettrone sul carbonio 2 della seconda unità di 1,3 – butadiene in grado di formare un nuovo legame.

Stati fisici dell'acqua

La distanza e la velocità delle molecole dell'acqua differisce tra stato solido, liquido e gassoso. In questo esercizio, gli studenti si comportano come le molecole dell'acqua. Secondo la mia esperienza, è opportuno condurre l'esercizio all'aperto, dove lo spazio è maggiore, e ciò aiuta a separare i ragazzi in maschi e femmine - un gruppo recita, l'altro guarda. L'insegnante dice agli studenti come muoversi: si comincia con l'inverno (0 °C), in cui i ragazzi dovrebbero star fermi e in una formazione a reticolo. Al passare dell'anno, giungeranno la primavera e poi l'estate, in cui le molecole si muoveranno più velocemente (fino a 40 °C), ma resteranno sempre in contatto l'una con l'altra. Infine, le molecole finiranno in un bollitore, dove, riscaldate, evaporeranno (100 °C).

In ciascuna fase, l'insegnante prenderà una istantanea di ciascuna situazione gridando “Stop!”. Gli attori (ad esempio le ragazze) e gli spettatori (ad esempio i ragazzi) descriveranno cosa è successo prima e ciò che possono vedere attorno a loro in quel momento.
I gruppi di attori e spettatori, poi, scambieranno i loro ruoli, e le molecole verranno raffreddate fino a raggiungere nuovamente gli 0 °C.

Questa attività può, in alternativa, esser modificata per mostrare l'espansione termica del benzene: otto studenti circonderanno con una corda non stretta una ventina di ragazzi “benzene”, fino a che la pressione dovuta al “riscaldamento” diverrà troppo forte e gli studenti attorno saranno costretti ad uscire dal cerchio descritto dalla corda.

Fisica

Il vuoto

Il dipinto An Experiment on a Bird in the Air Pumpw1 di Joseph Wright di Derby (1768) può essere utilizzato per insegnare la storia del vuoto.
Dividete la classe in gruppi di tre, e date ad ogni gruppo una copia del dipinto ed un foglio che mostri il contorno dei principali meccanismi e soggetti (vedi l'immagine sulla destra; si può scaricare onlinew2). Le tre domande seguenti hanno come fine il promuovere una discussione sul dipinto:

  1. Di cosa parla l'esperimento?
  2. Come si conclude?
  3. Quali sono i ruoli e quale l'atteggiamento dei differenti soggetti rappresentati?


Joseph Wright of Derby, An
Experiment on a Bird in the
Air Pump
(Esperimento su di
un Uccello nella Pompa ad
Aria), 1768, olio su tela, The
National Gallery, Londra, UK

Immagine gentilmente
concessa da The Yorck Project:
10.000 Meisterwerke der
Malerei; fonte dell'immagine:
Wikimedia Commons


Messa in scena del dipinto
del vuoto fatta da studenti di
13-14 anni

Immagine gentilmente
concessa da Bernhard Sturm


Contorno del dipinto, incluse
le linee visive dei soggetti

 

 

 

 

 

 

 

Dopo la discussione, l'intera scena può essere recitata dagli studenti usando una pompa a vuoto e una ‘Schokokuss’ (una piccola torta alla crema coperta di cioccolato) al posto dell'uccello.

Circuito Elettrico

Questa attività aiuta ad introdurre l'idea degli elettroni come cariche mobili che trasportano energia. Uno studente rappresenta la fonte di energia (una batteria): lui, o lei, sta fermo in fondo alla classe e porge piccoli sacchetti di gelatine alla frutta (energia). Dall'altra parte della classe, un altro studente rappresenta il “consumo” di energia: lui, o lei, raccoglie i sacchetti. Potreste posizionare al centro della stanza alcuni tavoli, per delineare un circuito.

I rimanenti studenti saranno gli elettroni: essi si accodano alla fonte di energia e, uno alla volta, ricevono un sacchetto di gelatine alla frutta; dopodiché, entrano nel “circuito elettrico” e camminano/corrono fino al “consumatore” per consegnargli le gelatine (energia). Ritornano, poi, alla fonte di energia, per accodarsi nuovamente. L' “elettricità” continuerà a scorrere finché lo studente-fonte di energia non finirà i sacchetti (la batteria è scarica). Questa attività può essere ampliata anche per rappresentare circuiti in parallelo e in serie.

Dipendenza della conduttività dalla temperatura

Questa attività è un utile modo per dimostrare che la conduttività dei metalli diminuisce all'aumentare della temperatura, una cosa che può, altrimenti, esser determinata solo con un esperimento. All'aperto, usate un gessetto per disegnare un rettangolo di 2 x 5 m, che rappresenterà la sezione di un cavo elettrico. Chiedete a 20 studenti circa di mettersi all'interno del rettangolo; essi rappresenteranno gli atomi di metallo. Gli altri 10 studenti (elettroni) cercheranno di correre attraverso il cavo, mentre tutti gli atomi staranno fermi (a bassa temperatura) o oscilleranno muovendo il loro corpo (ad alta temperatura). Il tempo impiegato dagli “elettroni” per passare attraverso il “cavo” verrà misurato con un cronometro.

La legge di Galileo sulla caduta libera


Messa in scena della scoperta
della legge di caduta libera di
Galileo

Immagine gentilmente
concessa da Bernhard Sturm

Per introdurre il tema, chiedete ad uno studente (studente 1) di leggere ad alta voce la storia della scoperta della legge di caduta liberaw3. Mentre uno degli assistenti di Galileo (studente 2) segna il tempo colpendo regolarmente una corda di chitarra, Galileo stesso (studente 3) e un suo secondo assistente (studente 4) realizzeranno i loro esperimenti con una pallina da ping-pong (o qualcosa di simile - una pallina più dura darà migliori risultati) e un piano inclinato con corde incrociate (di metallo) a differenti altezze (vedi l'immagine sulla sinistra).

La pallina verrà fatta rotolare giù sul piano inclinato da differenti altezze. Lo studente 4 registrerà:

  • Il numero di battiti necessari affinché la pallina rotoli fino in fondo al piano
  • La distanza coperta dalla pallina, come indicato dalle corde incrociate (esempio: 0, 4, 16, 36, 64 cm).

Decadimento nucleare e periodo di dimezzamento

Con una sola lezione, questo metodo fornisce materiale eccellente per illustrare l'idea del periodo di dimezzamento, senza nessuna attrezzatura per esperimenti complicata o pericolosa.

Una plancia da gioco di 6 x 6 caselle viene riempita con 36 pezzi rossi. Due dadi, facilmente distinguibili, vengono lanciati sopra la plancia e i loro numeri usati come incognite X (dado 1) e Y (dado 2). I pezzi da gioco rossi sulla plancia che corrispondono alle coordinate (X, Y), sono disintegrati (e pertanto vengono rimpiazzati) da pezzi blu. Se vengono lanciati nuovamente i dadi , ai pezzi non succederà nulla, ma un lancio in cui usciranno numeri uguali verrà contato. Dopo ciascun gruppo di 10 lanci in cui si otterranno numeri uguali, il numero totale di lanci dei due dadi (t) e il numero di pezzi rossi rimanenti (N) verranno registrati. Un grafico, in cui le N saranno rappresentate in funzione delle t, verrà usato per determinare il periodo di dimezzamento.

Per illustrare diversi periodi di dimezzamento, si potrebbero utilizzare dadi a otto facce e una plancia da gioco di 8 x 8 caselle, oppure cambiare le regole affinché ciascuna casella debba essere colpita due volte prima che il pezzo rosso sia disintegrato.

Ringraziamenti

Alcune delle attività in questo articolo sono state ispirate dal lavoro di altri. L'autore, perciò, vuol riconoscere quanto dovuto a Pöpping (2003; Radical polymerisation of ethene to polyethylene), Schreiber (2004; Physical states of water), Fallscheer (2006; Electric circuit), Bührke (2003), Drake (1975), Hepp (2004) e Riess et al. (2005; Galileo’s law of free fall), e Barke & Harsch (2001; Nuclear disintegration and half-life).

 

Riferimenti bibliografici

  • Barke HD, Harsch G (2001) Chemiedidaktik heute. Lernprozesse in Theorie und Praxis. Berlin/Heidelberg, Germany: Springer. ISBN: 9783540417255
  • Bührke T (2003) Sternstunden der Physik: Von Galilei bis Lise Meitner. München, Germany: Beck. ISBN: 9783406494932
  • Drake S (1975) The Role of Music in Galileo’s Experiments. Scientific American 6: 98-104
  • Fallscheer H (2006) Der Gummibärchen-Stromkreis. Unterricht Physik 17: 38-41
  • Hepp R (2004) Mit dem freien Fall beginnen. Unterricht Physik 15: 23-26
  • Pöpping W (2003) Lineare und vernetzte Kunststoffe bilden. Unterricht Chemie 14: 39-40
  • Riess F, Heering P, Nawrath D (2005) Reconstructing Galileo’s Inclined Plane Experiments for Teaching Purposes. www.ihpst2005.leeds.ac.uk/papers/Riess_Heering_Nawrath.pdf
  • Schreiber S (2004) Lebendiges Teilchenmodell. Unterricht Chemie 15: 15-17

Sitografia

  • w1 – Una versione elettronica del dipinto con funzione zoom si trova sul sito della National Gallery a Londra, UK (www.nationalgallery.org.uk) o a questo link: www.tinyurl.com/2bqhvx
  • Per informazioni sul dipinto di Joseph Wright, vedi la descrizione dettagliata su http://en.wikipedia.org/wiki/An_Experiment_on_a_Bird_in_the_Air_Pump
  • w2 – Il profilo del dipinto del vuoto può esser scaricato qui.
  • w3 – Per quanto riguarda la storia del piano inclinato di Galileo e dettagliati consigli per introdurlo nella classe, vedi: www.ihpst2005.leeds.ac.uk/papers/Riess_Heering_Nawrath.pdf

Autore

Bernhard Sturm ha conseguito il PhD in chimica al Centro Ricerche GKSS, Geesthacht, in Germania. Oggi insegna chimica e fisica al Neues Gymnasium, una scuola secondaria di Oldenburg, in Germania. Durante gli anni passati, i suoi studenti hanno vinto una serie di gare di scienza, in particolare su argomenti di geoanalitica e clima. Uno dei suoi molti interessi è il lavoro interdisciplinare collegato alle scienze, alle arti, al linguaggio e allo sport.

CC-BY-NC-SA
Log in to post a comment

Issues

  • Current issue
  • Archive

Events - School Projects

The Beamline for Schools competition



Beamline for Schools is an international Physics competition organized by CERN and DESY. Write the proposal for an experiment to be realized at the DESY II. The task is challenging, but the participants can count on the help of the organizing team and many scientists spread around the world. The winning teams are invited to spend two weeks at DESY to perform their experiments with the help of a group of scientists and engineers. 

Age: 16-19 years old. Application Deadline: 15 April

Tools

  • Download article (PDF)
  • Print
  • Share

Recensione

Questo articolo dà idee chiare e specifiche su come gli insegnanti possano usare la teatralità per facilitare l'apprendimento degli studenti di concetti astratti riguardanti la chimica e la fisica. Tali attività si potrebbero usare soprattutto quando ci si confronta con argomenti standard del curricolo.

Il fatto che le attività accennate prima non necessitino di complicate o costose risorse le rende facilmente usabili in ogni classe. Agli insegnanti vengono date precise e chiare istruzioni su come inserire la scrittura creativa e i giochi di ruolo nelle loro lezioni. Questo non solo rende le lezioni di scienze più interessanti e divertenti per gli studenti, ma significa che essi saranno maggiormente coinvolti nella loro stessa esperienza di apprendimento. Inoltre questo approccio attirerà studenti più orientati sulle lingue e le arti, poiché stimolerà la loro immaginazione e la loro creatività. In aggiunta, potrebbe aiutare gli insegnanti ad iniziare ad applicare piccoli cambiamenti al loro metodo di insegnamento, poiché fornisce nuove idee per docenti che hanno già incominciato a mettere in atto simili attività nella loro classe.

Catherine Cutajar, Malta

Fascia d'età:
11-14, 14-16, 16-19

Materiale aggiuntivo

  • PDF icon issue13_drama_silhouette.pdf

Articoli correlati

  • Dal profondo dei nostri cuori: una dimostrazione pratica del battito cardiaco nei mammiferi
  • La Stazione Spaziale Internazionale: un appoggio nello spazio
  • Accelerare il progresso della scienza: intervista a Rolf Heuer del CERN
  • Pedalando sulla bici: in che modo i muscoli rispondono all’esercizio fisico
  • Ghiacciai su Marte: alla ricerca del ghiaccio

Login / My account

Create new account
Forgot password


Contact us

Please contact us via our email address editor@scienceinschool.org.

  • More contact details

Get involved

  • Submit an article
  • Review articles
  • Translate articles

Support Science in School


EIROforum members:
CERN European Molecular Biology Laboratory European Space Agency European Southern Observatory
European Synchrotron Radiation Facility EUROfusion European XFEL Institut Laue-Langevin


EIROforum
Published and funded by EIROforum


  • About Science in School
  • About EIROforum
  • Imprint
  • Copyright
  • Safety note
  • Disclaimer
  • Archive
  • Donate
  • Contact
  • Facebook
  • Twitter
ISSN 1818-0361

CERN
European Molecular Biology Laboratory
European Space Agency
European Southern Observatory
European Synchrotron Radiation Facility
EUROfusion
European XFEL
Institut Laue-Langevin
EIROforum

Published and funded by EIROforum
  • About Science in School
  • About EIROforum
  • Imprint
  • Copyright
  • Safety note
  • Disclaimer
  • Archive
  • Donate
  • Contact
  • Facebook
  • Twitter
ISSN 1818-0361