Forza elastica e sistemi di molle

  1. Rivisitare gli argomenti trattati a lezione

  2. Studiare le esperienze presentate a lezione e descritte

    1. nel capitolo sulla forza elastica del testo Forze, deformazioni, movimento

    2. nella sceneggiatura Forza, deformazioni, movimento

  3. Lavorare con le applet

    1. Legge di Hooke 

    2. Masse e molle 

  4. Realizzare esperimenti descrivendo con parole, tabelle, grafici, foto (o video) procedure e risultati includendo osservazioni sulla gestione didattica delle attività proposte e inviare il materiale prodotto all’indirizzo les.interaction@gmail.com. Il materiale inviato sarà pubblicato in questa sezione
  5. Partecipare alla discussione con proprie osservazioni e commenti utilizzando la sezione apposita

Video registrato il 4 maggio 2021 durante l’esercitazione. Si discute sull’utilizzo didattico delle applet nella formazione degli insegnanti e nelle attività con i bambini con riferimenti ai modelli e agli esperimenti realizzati con materiale di uso comune.

VIDEO: Esperimenti e applet sulla forza elastica. Una discussione a Scienze della Formazione Primaria (UNISOB) – 04_05_21

Progettazione di attività con le applet di Ilarj Tomaiuolo

7 commenti:

  1. Chiara Spedaliere

    L’utilizzo delle applet, dal punto di vista di noi studentesse universitarie, risulta utile nella misura in cui esse vengano utilizzate come approfondimento teorico per verificare le conoscenze apprese. Esse sono molto valide poiché permettono di capire concretamente i numeri a cosa si riferiscono. Invece, nelle attività scolastiche, a parer mio, dovrebbero essere utilizzate in modo diverso a seconda della fascia d’età a cui si fa riferimento. Per quanto riguarda il primo ciclo di istruzione, bisognerebbe fare una differenza tra scuola primaria e scuola media. Nella scuola primaria, prediligerei sempre gli esperimenti sul campo con oggetti di uso comune in modo che tutti i bambini possano riprodurre facilmente gli esperimenti a casa. Oggigiorno, però, le applet, soprattutto in questo periodo storico di nativi digitali e di emergenza Covid-19, sono un importante strumento alternativo per avvicinare i bambini al mondo della fisica e a un linguaggio scientifico. Nello specifico, per quanto riguarda gli esperimenti sulla forza elastica, esse son utili per far capire concretamente gli effetti della deformazione della molla in modo semplice e immediato, i concetti teorici in modo elementare senza scendere in tecnicismi con formule e ragionamenti matematici, parlando nel modo più comprensibile per i bambini. Già a partire dalla scuola media, invece, le applet sono un strumento efficace per rende fruibile la formula, esplicitandola a piccole dosi, andando passo dopo passo oltre i concetti mnemonici. Inoltre, a mio avviso, a partire da questa età esse rappresentano un ottimo strumento di autovalutazione per verificare la propria conoscenza. A partire dal secondo ciclo di istruzione, invece, le applet sono molto utili per approfondire i concetti teorici poiché permettono di notare molti più dettagli tecnici e di ragionamento che un esperimento, dal punto di vista pratico, non permette di cogliere. Per esempio, l’applet sulla forza elastica subito mette in evidenza che quest’ultima non si vedrebbe con un esperimento pratico. In più, permette di capire e vedere i vari versi delle forze, le loro direzioni e le loro intensità sia attraverso l’immagine sia matematicamente parlando. Proprio dal punto di vista matematico, l’applet fornisce l’esattezza numerica del calcolo, cosa del tutto incerta con un esperimento. In generale, ritengo che bisogni iniziare, soprattutto nella scuola primaria, con l’esperimento pratico per poi approfondire nel corso degli studi con le applet.

  2. Mi è piaciuto molto vedere il video della discussione che si è aperta durante l’esercitazione. Le tematiche toccate potrebbero stimolare chi non è intervenuto o che non ha potuto partecipare lasciando quindi un commento, magari dopo aver “giocato” con la applet, letto il materiale sulla forza elastica nel sito docente, aver provato a giocare con elastici.

  3. ilarj.tomaiuolo

    Ero presente alla discussione tenuta durante l’esercitazione, e ci tenevo ad esprimere il mio parere riguardo alle applet: in accordo con una delle ragazze, anche io penso che l’app permetta, a differenza dell’esperienza reale, di andare incontro a meno errori di misurazione, e quindi di avere una sorta di feedback diretto. Giocando con l’app (in particolar modo quella di MASSE E MOLLE, nella sezione LABORATORIO, mi sono resa conto di quanto sia- a mio parere- vantaggiosa l’app rispetto ad un esperimento fatto dal vivo: a volte non è possibile reperire tutti i materiali necessari, altre volte sbagliamo a misurare, ma soprattutto non è possibile, dal vivo, ragionare su così tante variabili contemporaneamente, a meno di non avere strumenti sofisticati. Nella sezione LABORATORIO è possibile osservare non solo la forza e lo spostamento, ma anche come varia il periodo di oscillazione a seconda dei pesetti e del tempo, quanti molleggi fa la molla in un determinato intervallo misurabile con il cronometro, come varia l’oscillazione su Giove o sulla Luna. Ebbene, tutti questi elementi sono ovviamente impossibili da mostrare ai bambini dal vivo! Ritengo che le app siano una trovata geniale che unisce la precisione scientifica del laboratorio (dove abbiamo il pieno controllo delle variabili) al collegamento con l’esperienza reale (perchè nell’app possiamo manipolare e usare strumenti reali, quotidiani). In ultimo, ritengo che l’app sia un modo efficace per invitare i bambini ad acquisire le competenze digitali, molto importanti al giorno d’oggi, le quali non possono e non devono essere trascurate nemmeno dagli insegnanti. La scuola deve rinnovarsi, i docenti devono aggiornarsi e prendere dimestichezza con questi metodi fluidi, interattivi e “anti-barriere” che sono le app.

  4. Virginia Cecere

    In merito alle Applet penso che sia fondamentale ed indispensabile il loro utilizzo per comprendere i fenomeni in modo diretto, concretizzare l’osservazione e la sperimentazione ricavata prima da una didattica di tipo laboratoriale in quanto osservata e sperimentata e successivamente verificata e validata. Le Applet aiutano ad avere sott’occhio il quadro generale delle osservazioni fatte precedentemente e sistematizzano i fenomeni osservati giungendo ad una loro più precisa definizione. A mio parere le attività didattiche devono essere arricchite da un utilizzo simultaneo e reciproco di esperimenti e di Applet infatti essendo i bambini curiosi, solo sperimentando continuamente attraverso una didattica laboratoriale e con l’utilizzo delle Applet si arricchisce questa loro curiosità. Così facendo, si viene a creare tra insegnanti e bambini un’interazione basata sul dialogo e sul confronto in una connessione sinergica di intelligenze. Gli esperimenti e le osservazioni fatte permettono di comprendere realmente e direttamente gli elementi ed i fenomeni che sono presenti nella vita reale. Lo svantaggio degli esperimenti pratici è dovuto giacché bisogna stabilire prima le regole convenzionali per poi procedere alla misurazione degli oggetti esaminati, considerazione evinta dal file: “Forza, deformazioni, movimento”, presente nell’area docente, dove in merito alla misurazione dell’allungamento delle molle ci sono infatti diverse possibilità su come posizionare la scala graduata e nonostante tutto bisogna sempre prestare molta attenzione per evitare il verificarsi di diversi errori di sensibilità, casuali, sistematici…Infatti si potrebbe cadere in distrazione, la quale provoca una non piena oggettivazione del fenomeno osservato e questo non si può verificare soprattutto se ci si basa sull’adozione di un metodo scientifico. È soprattutto per questo motivo che gli esperimenti laboratoriali debbano a mio avviso essere accompagnati dall’utilizzo delle Applet per avere una precisa misurazione e non cadere in errori così da constatare se ciò che è stato osservato ed il metodo di cui ci si è avvalsi siano stati davvero produttivi. Inoltre, grazie alle Applet verifichiamo la legge effettiva che regola quel fenomeno comprendendone maggiormente la sua natura. Comprendere inizialmente l’utilizzo delle Applet risulta difficile, ma facendo pratica se ne traggono benefici ed i risultati sono garantiti. Attraverso lo studio sulla sceneggiatura: “Forza, deformazioni, movimento” , dove ho constatato che la forza elastica è la forza con cui reagiscono i materiali quando questi vengono deformati a seguito della deformazione che le molle ricevono, viene utilizzato il termine “più morbido” per indicare tutte le molle che presentano un allungamento maggiore, mentre il termine “più duro” per indicare tutte le molle con un allungamento minore.
    Giocando con gli elastici mi sono resa conto di alcune caratteristiche delle forze:
    1. sono interconnesse e fanno parte di un’interazione tra vari sistemi,
    2. sono rappresentate da un antagonismo in quanto le loro azioni (che i sistemi interagenti si scambiano a due a due) sono sempre uguali e contrarie,
    3. hanno una natura vettoriale che consente di analizzarne l’intensità o modulo, il verso e la direzione,
    4. presentano una vera e propria relazione di proporzionalità con le variabili coinvolte.
    Sperimentando con gli elastici delle mascherine chirurgiche (che si utilizzano soprattutto in questo periodo) e successivamente con le Applet (Legge di Hooke e Masse e molle) ho verificato che:

    • l’allungamento è direttamente proporzionale alla forza applicata;
    • si possono osservare i vari versi delle forze, le loro direzioni e le loro intensità;
    • l’allungamento è positivo, se l’elastico o la molla vengono allungati e quindi il verso della forza elastica è rivolto verso l’elastico;
    • se invece l’elastico o la molla vengono compressi la forza è rivolta verso l’esterno mentre la forza che li comprime è diretta verso l’interno;
    • per allungare un sistema di due elastici legati tra loro, i quali generano una configurazione in serie, si debba esercitare una forza minore rispetto ad un allungamento pari a quello ottenuto per allungare un solo elastico;
    • la configurazione in parallelo prevede, invece, l’esercitazione di una forza maggiore per ottenere un allungamento pari a quello ottenuto per allungare un solo elastico;
    • l’interazione tra i sistemi genera uno scambio di energia (mentre la molla o l’elastico cambiano forma c’è un trasferimento di energia fra la molla o l’elastico ed il sistema antagonista) la quale non si crea, non si distrugge ma è in continuo cambiamento e trasformazione da una forma all’atra (ho provato inoltre a creare una fionda con gli elastici ed una pallina di carta a disposizione ed ho verificato il passaggio di energia che si viene a creare dagli elastici alla pallina = energia potenziale  energia cinetica).
    Inoltre le attività ricreate con gli esperimenti e le Applet realizzano pienamente una comprensione attuata in seguito ad una didattica improntata sulla prospettiva deweyana del learning by doing, favorendo così lo sviluppo delle competenze attraverso l’esplorazione e l’apprendimento per scoperta. Attraverso la pratica del “fare” il bambino diventa protagonista della costruzione delle proprie conoscenze, impara tramite l’esperienza diretta e la sperimentazione in un contesto creativo, socializzante e fortemente comunicativo sviluppando così l’autostima, l’autonomia e la riflessione meta-cognitiva. Ha un ruolo attivo e non da ascoltatore passivo. Le Applet inoltre possono essere davvero utili (in quanto soprattutto durante questo periodo di pandemia dove è difficile se non impossibile ricreare esperienze laboratoriali dirette) come strumenti per coinvolgere maggiormente i bambini i quali manifestano delle difficoltà evidenti nel concentrarsi, nel ricordare e nel riprodurre collegamenti con le attività svolte durante il giorno. Infatti durante il tirocinio diretto effettuato in DAD ho notato che i bambini ascoltano poco, si distraggono facilmente e la loro attenzione è limitata a pochi minuti e di come la DAD abbia prodotto una maggiore stanchezza ed una successiva deconcentrazione, da rendere così l’apprendimento debole, non interattivo e di difficile comprensione ed assimilazione. Quindi le Applet possono rappresentare davvero dei validi ed innovativi strumenti ed un ottimo modo di utilizzare la tecnologia così da rendere la navigazione in rete molto produttiva. Infine per quanto mi riguarda penso che per noi studentesse universitarie le Applet siano davvero utili perché ci permettono di verificare in tempo reale la comprensione degli argomenti trattati dopo il loro studio teorico, collegando e generalizzando i diversi fenomeni della realtà. Dal mio punto di vista la discussione avvenuta durante la lezione di esercitazione è stata molto stimolante e produttiva poiché penso che il confronto deve essere alla base di ogni attività per sollecitare un’apertura mentale e di scambio reciproco nonché una maggiore comprensione.

  5. michela.aleffi

    E’ stato molto interessante essere presente alla discussione che si è aperta durante l’esercitazione. Il confronto di idee è sempre arricchente e stimolante. Secondo il mio parare l’utilizzo delle applet è molto produttivo e coinvolgente per i bambini. Esse rappresentano un modo nuovo e creativo per apprendere anche gli argomenti che all’apparenza possono sembrare più complicati e scoraggiare gli alunni. Inoltre invogliano i bambini ad imparare cose nuove, attirano la loro attenzione e concentrazione.
    La tecnologia può diventare un’ottima alleata se usata nel modo giusto e quale modo migliore di questo!

  6. Così come le mie colleghe, anch’io tengo a dare il mio parere sull’utilizzo delle applet. 
    Dalla mia personale esperienza, ho trovato utile il loro l’utilizzo in quanto mi hanno aiutato a capire –  e a dimostrare – ciò che ho precedentemente appreso solo teoricamente. 
    In modo particolare ho “giocato” con l’applet Masse e Molle e Legge di Hooke; la prima mi ha permesso di dimostrare che, a parità di massa applicata, non tutte le molle si deformano allo stesso modo e che le deformazioni dipendono dalla costante elastica: maggiore è il valore della costante elastica, minore è la deformazione e viceversa; la seconda mi ha permesso di dimostrare che due molle con la stessa costante elastica e a parità di massa applicata, se poste in parallelo si allungano la metà rispetto a quanto si allungherebbero singolarmente mentre se poste in serie, subiscono ciascuna lo stesso allungamento che subirebbero singolarmente; in quest’ultimo caso l’allungamento totale sarà il doppio rispetto all’allungamento singolo.
    Altro punto a loro favore: le applet hanno tutti gli strumenti necessari per sperimentare e permettono di osservare delle variabili che dal vivo risulta impossibile da mostrare ai bambini.
    Ritengo che le applet siano utili non solo agli adulti ma anche ai bambini, considerati nativi digitali smanettano la tecnologia meglio di chiunque altro!
    Potrebbe essere utile presentare l’applet relativa all’argomento da trattare, far giocare i bambini i quali, attraverso le “scoperte”, possono risalire alle conoscenze teoriche.
    Non avendo modo di sperimentare “dal vivo”, credo proprio che le applet siano una valida alternativa, soprattutto ai giorni d’oggi che la tecnologia fa parte della quotidianità di ciascuno noi!

  7. Mauriello Jessica

    Ero presente all’incontro sull’Esercitazione e, come si evidenzia dal video, ho già fornito un parere circa l’utilizzo dell’ Applet, focalizzando l’attenzione su quanto essa consenta di comprendere il senso dei numeri riportati, attraverso l’utilizzo di una sequenza di immagini e di un linguaggio simbolico. Ritengo, infatti, che questo mediatore didattico sia un modo altro per rendere fruibile le relazioni di diretta e inversa proporzionalità tra le variabili in gioco, osservare come, ad esempio, la forza sia una grandezza vettoriale, perché rappresentata da una freccia caratterizzata da un verso, dall’intensità e dalla direzione. Inoltre, fornisce risultati esatti, perché si tratta di uno strumento tecnologico in cui non intervengono errori che, al contrario potrebbero sussistere durante la realizzazione di un esperimento. Tuttavia, sono convinta di quanto possa produrre un apprendimento significativo la scelta metodologica dell’ insegnante nello strutturare situazioni di “apprendimento per scoperta”, attraverso gli esperimenti con materiali di uso comune, duranti i quali gli alunni dovranno formulare ipotesi, verificare quanto ipotizzato trovando strategie originali e giungere a conclusioni, esperendo quanto, in alcuni casi, possano intervenire errori di misurazione e di calcolo, che potrebbero inficiare quanto realizzato. Gli alunni, a partire dagli errori commessi, potrebbero ripetere l’esperimento con maggiore attenzione e, in questo modo, crescere anche dal punto di vista personale in virtù dell’idea della “Pedagogia dell’errore”, secondo la quale gli errori non devono spaventare o demotivare gli alunni, ma fungere da stimolo per migliorarsi.
    A tal proposito, ho realizzato esperimenti con elastici che presentavano la stessa costante elastica, posti sia in serie che in parallelo, dopo aver creato un sistema che mi consentisse di misurarne l’allungamento con un metro da falegname e prevedesse l’utilizzo delle mani per imprimere la forza. Ho ripetuto l’esperimento con elastici di diversa costante elastica e, ho poi. utilizzato il medesimo sistema per misurare l’allungamento di molle in serie e in parallelo, alcune con la stessa , altre con diversa costante elastica sotto l’azione della forza di pesi diversi.
    Ho potuto constatare, dunque, quanto fosse maggiormente difficile, rispetto all’utilizzo dell’Applet, tener sotto controllo le diverse variabili e riportare dati precisi, anche se ho trovato l’attività molto stimolante, perché mi ha consentito di “mettermi concretamente alla prova”.
    In conclusione, posso affermare come gli esperimenti e l’utilizzo delle Applet rappresentino strade complementari, che dovrebbero necessariamente coesistere, per promuovere un processo di apprendimento che risulti realmente efficace e che coinvolga emotivamente gli alunni.

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