Buongiorno, oggi vi presento un percorso di Ottica (è l'inizio di un percorso didattico) svolto con i miei studenti della Primaria. Per ulteriori informazioni, suggerimenti, proposte scrivete a Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.

Materiali

Per l’esperimento di illusione ottica:

ü  Un bicchiere di vetro trasparente con superficie liscia;

ü  un pennarello nero;

ü  un pezzo di carta rettangolare.

Per l’osservazione della direzione di propagazione della luce:

ü  un puntatore laser;

ü  polvere di talco.

Approccio didattico

Attraverso un approccio metodologico IBSE con i bambini abbiamo investigato il fenomeno di rifrazione della luce. Il gruppo classe è stato organizzato in piccoli gruppi in cui si è discusso ed elaborato ipotesi sugli esperimenti condotti in classe.

Questa fase del percorso metodologico è di fondamentale importanza perché gli alunni comprendono l’importanza della relazione tra fenomeni, imparano a confrontare dati ed evidenze sperimentali e su queste a trarre conclusioni. L’approccio consente pertanto di sviluppare pensiero critico e capacità di osservazione degli eventi quotidiani.

Descrizione dell’esperienza

Prima fase. Allestimento dell’esperimento “illusione ottica: frecce che invertono direzione”.

Ai gruppi sono stati distribuiti un bicchiere di vetro, un pennarello nero ed un pezzetto di carta su cui sono state disegnate dai bambini due frecce indicanti direzioni opposte.

I bambini sono stati invitati dapprima ad osservare il foglio con le frecce guardando attraverso il bicchiere di vetro vuoto. Sono state rivolte ai bambini le seguenti domande: “Cosa vediamo? Riusciamo a vedere attraverso? Se il bicchiere fosse colorato?”. I bambini riuscivano a vedere abbastanza bene le frecce attraverso il bicchiere e l’osservazione sul colore del vetro ha  portato a considerare la trasparenza come fattore fondamentale.

“Come mai il vetro trasparente? Cosa succede?”. Le risposte dei bambini sono state che “attraverso il vetro trasparente passa la luce”. La risposta-stimolo ha portato a chiedere “allora attraverso il vetro passa la luce? Ma dentro il bicchiere cosa c’è?”. I bambini non hanno pensato all’aria ed è stato difficile per loro considerare la materialità dell’aria che li circonda. Per i bambini il bicchiere era semplicemente “vuoto”.

Seconda fase. I bambini riempiono d’acqua il bicchiere e vi guardano attraverso prima avvicinando il foglio al bicchiere e poi allontanandolo progressivamente. In tutti i gruppi è stato osservato che le frecce apparivano più “grandi” quando il foglio era posto vicino, mentre le frecce apparivano “invertite” quando il foglio veniva progressivamente allontanato.

Terza fase. I bambini in gruppo hanno elaborato delle proprie ipotesi sul fenomeno osservato. La spiegazione più rilevante è stata che secondo gli alunni il fenomeno dipendeva dall’acqua che “si comportava come una lente”.

Analizzando le ipotesi dei bambini si è dedotto che per gli alunni l’acqua fosse responsabile dell’effetto osservato, dunque, dalla discussione è scaturita un’ulteriore domanda “ma la luce cosa fa...c’entra qualcosa con acqua, bicchiere e l’immagine delle frecce?”

Quarta fase. Esperienza del raggio laser e talco.

Per portare i bambini a considerare l’effetto della luce nel fenomeno osservato abbiamo usato un puntatore laser che è stato rivolto verso un cartoncino, posto frontalmente ed ad una certa distanza dal laser.  Sullo spazio tra laser e cartoncino è stata creata una “nuvola” di talco che ha reso visibile il fascio di luce laser in linea di propagazione.

Successivamente abbiamo provato a puntare il laser, inclinandolo progressivamente, su una superficie piana di plexiglass.

I bambini, oltre ad osservare il puntino di luce sopra e sotto la superficie, hanno osservato un “terzo” puntino di luce sul braccio del compagno posto frontalmente. Gli alunni hanno, quindi, intuito immediatamente che “la luce rimbalza” sulla lastra di plexiglass.

In ultima fase abbiamo puntato il fascio laser verso il bicchiere di vetro pieno di acqua, i bambini hanno osservato che, in effetti, la luce faceva “zig zag” tra il bicchiere e l’acqua, non considerando ancora una volta l’effetto dell’aria.

Al termine dell’indagine i bambini hanno elaborato in gruppo delle “nuove” ipotesi sul fenomeno osservato delle “frecce che s’invertono”. Sui fogli i bambini sono stati liberi di esprimersi liberamente, “senza controllo” e volutamente non è stata fatta alcuna correzione ortografica sugli elaborati. L’intento è stato quello di portare i bambini a relazionare tra loro gli esperimenti fatti. Alcuni bambini hanno, infatti, riportato nelle loro risposte che non “sono le frecce che s’invertono, ma in realtà è il raggio di luce che si gira”. Altri bambini hanno anche correlato il fenomeno delle frecce che s’invertono con il fenomeno di “riflessione” ed “inversione” delle immagini osservate allo specchio.

Nella seconda immagine riportata si evidenzia come i bambini abbiano figurato mentalmente che “la luce compie un percorso” e che “la luce colpisce il vetro e poi le frecce” facendole invertire.

Analisi didattica

Con le esperienze proposte i bambini hanno compreso che:

-         1)  la luce ha la proprietà di attraversare diversi materiali;

-    2) la luce ha una direzione di propagazione in linea retta ma a seconda dell’interazione con materiali differenti crea il fenomeno della rifrazione;

-    3) un fascio di luce viene deviato e tale deviazione dipende dalla sua inclinazione iniziale rispetto alla superficie di incidenza e dalla proprietà dei mezzi in questione;

-        4)  le immagini viste allo specchio sono relazionate al fenomeno di riflessione e rifrazione.

Conclusioni

Il percorso proposto ha permesso di effettuare un’indagine conoscitiva preliminare su fenomeni ottici, in particolare ha consentito di esplorare in maniera investigativa il fenomeno della rifrazione della luce. Il processo di costruzione del concetto di immagine nei bambini non è semplice ed aver relazionato osservazioni e verifiche sperimentali ha permesso di indagare alcuni concetti, anche complessi, come rifrazione e riflessione.

Durante l’analisi, in particolare, è emersa una misconcezione molto importante nell’apprendimento delle scienze riguardante la materialità dell’aria. Per i bambini risulta complesso pensare che l’aria occupi uno spazio e che si comporti come un fluido (es. acqua).

Dalla fase di explore, explain ed elaborate della metodologia IBSE proposta si è aperto, dunque, un ulteriore campo investigativo su cui si è cominciato già a discutere riflettendo, ad esempio, sul perché non riusciamo a schiacciare una bottiglia chiusa con tappo, mentre lo facciamo bene con il tappo aperto.

Alla discussione seguiranno altre ipotesi e, dunque, altre verifiche sperimentali.

Bibliografia

Articoli online (per approfondire ulteriormente)

Un percorso di ottica in metodologia PBL, Alfonso D'Ambrosio

Sulla Luce seconda parte, Nino Martino