Luce, colore, visione piano nazionale



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24.01.2018
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LUCE, COLORE, VISIONE

  • PIANO NAZIONALE

  • INSEGNARE SCIENZE SPERIMENTALI

  • PRESIDIO DI LIVORNO


CURRICOLO VERTICALE

  • Conoscere i nodi fondamentali della disciplina

      • Analisi delle rappresentazioni mentali degli studenti (concezioni difformi)
  • Rimuovere i conflitti cognitivi

  • Costruire conoscenza (modello scientifico) e condividerla con gli studenti



Lo spirito scientifico

  • Nell’educare, la nozione di ostacolo epistemologico è misconosciuta. Spesso mi ha colpito il fatto che i professori di scienze – più ancora di altri, se ciò è possibile – non comprendono il fatto che si possa non comprendere. I professori di scienze immaginano che lo spirito cominci come una lezione, che si possa sempre correggere un’attitudine indifferente e che si possa far comprendere una dimostrazione ripetendola punto per punto. Non hanno ancora riflettuto sul fatto che l’adolescente arriva alle lezioni di Scienze con delle conoscenze empiriche già costituite: si tratta, allora, non di acquisire una cultura sperimentale, bensì di cambiare la cultura sperimentale, rovesciando gli ostacoli già accumulati nella vita quotidiana.

  • Bachelard, La formation de l’esprit scientifique, 1938



Senso comune e conoscenza scientifica

  • Il senso comune descrive bene il reale, ma non lo spiega (perché è complesso);

  • gli schemi di senso comune sono resistenti

  • la conoscenza scientifica privilegia semplicità, coerenza e generalizzazione per porzioni di realtà più circoscritte e limitate.

  • Spesso la conoscenza scientifica entra in conflitto con il senso comune



MODELLO GEOMETRICO

  • La luce “è come se si propagasse” per raggi, in linea retta, secondo il seguente schema:



CONCEZIONI DIFFORMI SULLA LUCE

  • Confusione spontanea tra luce e visione (gli occhi possono far luce, il sole e la luna possono vedere)

  • Linguaggio comune: ti lancio uno sguardo, ti fulmino con gli occhi, catturo un’immagine.

  • La luce riempie tutto lo spazio oppure è concentrata attorno alle sorgenti (concezione statica)

  • La luce si esaurisce nel suo cammino, soprattutto se è debole.

  • La luce non esiste quando non la si vede direttamente

  • Distinzione tra luce elettrica e quella solare







Percorso storico

  • Ottica geometrica, postulati euclidei

    • Raggi (astratti) che viaggiano in linea retta tutti con la stessa velocità
    • Proprietà per riflessione e geometrie in accordo con l’ottica moderna
    • Si riferiscono a raggi visuali provenienti dall’occhio!
  • Dibattito centrato sulle modalità di visione

    • Teoria emissionistica dei pitagorici
    • Raccolta di “idoli” emessi per l’azione del sole secondo gli atomisti
    • Incontro tra fluidi dei platonici
    • Modificaizone del “diafano” percepita dagli occhi artistotelici
  • Sostanza della luce: dal medioevo ad oggi

    • Lux (qualità luminosa, soggettiva) e lumen (effetto provocato dalla luce, oggettivo)
    • Natura della luce (e dei colori) da Newton a Young, fino a Planck ed Einstein
    • rivoluzione ottica di Keplero (raggi luminosi emessi dalla sorgente)


Situazione laboratoriale

  • Materiali:

  • Puntatore laser, torcia elettrica, lampadina

  • Acchiappa-raggi (colino)

  • Riflessioni:

  • la luce si propaga in linea retta fino a che non incontra un ostacolo; c’è anche se non si vede.

  • La luce si vede quando i suoi raggi colpiscono i nostri occhi.



Modello di sorgente

  • Da una piccola sorgente (es: lampadina) partono raggi in tutte le direzioni e noi vediamo quelli che colpiscono i nostri occhi

  • Tutti gli oggetti, se illuminati, rimandano indietro (diffondono) la luce che vi incide e vanno considerati anch’essi come sorgenti (secondarie).



Interazione luce-oggetti





La formazione dell’immagine in un specchio piano

  • Materiali: Specchio piano

  • Domanda: dove mi devo mettere per vedere l’immagine dell’oggetto? Dove si trova l’immagine?

  • Specchio coperto

  • oggetto

  • Ritorna lo schema dei raggi visuali

  • I ragazzi hanno difficoltà a localizzare l’immagine al di là dello specchio.



Possibili percorsi scuola infanzia e primaria

  • La luce e le ombre (lo gnomone)

  • -La posizione e la lunghezza delle ombre permette di connettere il “giro” del sole con le vicende vissute dai bambini.

  • - individuazione degli “attori” della visione

  • Si può esplorare la propagazione rettilinea dei raggi del sole e in generale di una qualunque sorgente.

  • Studio della forma e dimensione delle ombre; collocazione spaziale sorgente-oggetto-superficie di proiezione.



Possibili percorsi scuola media

  • Il modello geometrico della luce

  • imparare ad utilizzare il modello a raggi per interpretare e prevedere fenomeni quotidiani

  • Schematizzare correttamente sorgenti puntiformi ed estese

  • Riflessione e diffusione. Formazione delle immagini in uno specchio piano



Possibili percorsi nella scuola secondaria

  • Applicazioni del modello geometrico per l’analisi quantitativa di specchi piani (riflessioni multiple) e curvi.

  • Rifrazione (lenti) e dispersione della luce

  • Applicazioni tecnologiche: le fibre ottiche






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