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Educazione scientifica- Classe 3° Sec. 1°Gr. Scoprire la struttura interna del pianeta Terra

Apprendimento unitario da promuovere. L’alunno comprende la struttura della Terra attraverso lo studio di alcuni fenomeni quali terremoti e vulcanismo.

Compito unitario in situazione.

Interpretare un sismogramma e comprendere quali tipi di

informazioni può fornire. Cercando in Internet, con un motore di ricerca, e digitando “sismogramma” nel campo “Immagini”, si troveranno vari tracciati di sismogrammi. (L’attività può essere svolta individualmente o in coppia).

Obiettivi formativi con standard d’apprendimento. L’alunno è in grado di: 1. descrivere la struttura interna della Terra e indicare le caratteristiche della crosta terrestre, del mantello e del nucleo del nostro pianeta; 2. capire che l’aspetto della Terra ha subito nel tempo profonde trasformazioni; 3. descrivere la struttura di un vulcano e i differenti tipi di eruzioni vulcaniche; 4. definire un terremoto e un maremoto e descrivere i differenti tipi di onde sismiche; 5. illustrare la distribuzione dei fenomeni vulcanici e sismici in Italia e nel mondo; 6. comprendere che vulcanesimo e attività sismica sono fenomeni collegati. Articolazione degli OF rispetto al livello di accettabilità 1. Sa spiegare con lessico semplice, individualmente o in situazione di brainstorming, che i materiali costituenti la crosta, il mantello e il nucleo sono composti rispettivamente da silicati di allumino, silicati di magnesio, nichel e ferro. 2. Dimostra si sapere, attraverso il completamento di una tabella o di un cloze, che l’aspetto della Terra ha subito e continua a subire dei cambiamenti come conseguenza dell’azione di forze endogene ed esogene.

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3. Indica mediante grafici e/o disegni che un vulcano è costituito da un bacino magmatico, uno o più camini e un cratere. 4. Dimostra, anche attraverso la discussione di gruppo, di sapere che un terremoto è una rapida e improvvisa vibrazione della crosta terrestre, causata da deformazioni e rotture che si verificano nelle rocce in seguito ai movimenti della crosta. 5. Sa indicare, su apposite mappe sismiche e vulcaniche o attraverso il completamento di una mappa concettuale semistrutturata, le zone del pianeta in cui avvengono generalmente i fenomeni vulcanici e quelli sismici. 6. Rispondendo a questi specifici, oralmente o per iscritto, sa descrivere con essenzialità la connessione esistente tra i fenomeni vulcanici e quelli sismici.

Attività laboratoriali.

Il percorso di apprendimento può essere avviato in vari modi poiché

l’argomento si presta a molteplici spunti. Ad esempio, si potrebbe optare per una trattazione interdisciplinare, in collaborazione con il docente di italiano, storia e geografia iniziando con la lettura dell’articolo di Oddina Pittatore, Nell’Atlantico verdi isole di fuoco, apparso su “Airone”, ottobre 1983, oppure per un approccio problematico, stimolando la formulazione di ipotesi attorno alle seguenti domande: -

Perché vulcani e terremoti hanno generalmente origine nelle stesse zone della Terra e non in zone diverse?

-

Qual è la causa della formazione delle montagne?

-

La disposizione e la forma dei continenti è sempre stata quella di oggi o si è evoluta nel tempo?

In ogni caso, saranno ipotizzate molteplici attività laboratoriali, da svolgere, a seconda dei casi, nel gruppo classe o nei gruppi di livello, di compito ed elettivi, individuando accuratamente un setting che risulti significativo e adatto ai bisogni formativi degli allievi allo scopo di favorire, nella fase attiva, la maturazione dell’intero di apprendimento. Partendo dai prerequisiti e dalle differenti capacità in possesso dei ragazzi, si affronterà dapprima lo studio dei fenomeni vulcanici e sismici per poi sottoporre alla comprensione degli alunni un modello interno della Terra.. Si esemplifica, di seguito, un possibile itinerario laboratoriale.

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1° FASE: “Alcune manifestazioni delle forze endogene: i vulcani” In questa fase, si proporranno documentari, reportage, articoli di riviste specializzate, risorse Internet che trattino il vulcanismo mettendo in evidenza l’azione spesso costruttiva dei vulcani, in contrapposizione all’azione erosiva esercitata sulla crosta terrestre dagli agenti atmosferici. A tale scopo, si faranno riflettere i ragazzi sull’origine vulcanica di terre quali l’Islanda, le Filippine e le Eolie. Mediante plastici, foto e immagini si proporrà la struttura del vulcano nelle sue diverse tipologie, legate alle caratteristiche del magma e, di conseguenza, al tipo di eruzione, effusiva o esplosiva (vedi figg. 1 e 2) . Struttura interna di un vulcano

Tipi di cono

fig. 1

fig. 2

Si svolgeranno approfondimenti sulla distribuzione dei vulcani in Italia e, in particolare, su quelli oggi attivi. I gruppi di eccellenza si potrebbero interessare della “storia” del Vesuvio e svolgere (con l’aiuto del docente di storia) un’indagine sulla società romana, all’epoca della fatale eruzione del 79 d.C. Non saranno trascurati,

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infine, i fenomeni legati al vulcanismo secondario: fumarole, soffioni, mofete, solfatare, geyser, acque termali. Alla fine del primo step, gli alunni dovranno saper mettere in relazione i fenomeni vulcanici con le forze endogene, agenti all’interno del pianeta, e aver compreso che la disposizione dei vulcani sulla Terra non è casuale. La seguente attività è di semplice realizzazione, ma risulterà significativa per comprendere la risalita del magma dal bacino magmatico al cratere di un vulcano, attraverso uno o più camini.

1° Esperienza: la risalita del magma Materiale: una bottiglia (in plastica) di acqua minerale gassata, un colorante alimentare. Procedimento: 1. svitare il tappo della bottiglia e aggiungere all’acqua poche gocce di colorante. 2. Avvitare il tappo e agitare con delicatezza la bottiglia. 3. Svitare un poco il tappo, tenendo la bottiglia lontana dal viso (sopra un lavandino). 4. Osservare i fenomeni che avvengono. Analisi dei risultati: - appena svitato il tappo, si vedono comparire delle bollicine che risalgono verso la parte alta della bottiglia; - successivamente, parte dell’acqua esce con violenza dalla bottiglia insieme al gas, che si disperde nell’aria. La spiegazione dei fenomeni osservati, dovuti alla formazione di bollicine di anidride carbonica in seguito alla diminuzione della pressione (che la teneva disciolta quando la bottiglia era tappata) con la seguente fuoriuscita insieme all’acqua, farà comprendere ai ragazzi quanto avviene nel magma sotto la crosta terrestre. Procedendo nell’itinerario di apprendimento, si passerà alla seconda fase dedicata ai fenomeni sismici.

2° FASE: “Alcune manifestazioni delle forze endogene: i terremoti” Introdurre lo studio dei terremoti non è difficile, basta riferirsi ad un servizio del telegiornale o ad un articolo giornalistico, che trattano degli tsunami, maremoti che si manifestano frequentemente lungo le coste del Giappone, oppure di uno dei tanti terremoti che avvengono nelle diverse regioni della Terra. L’importante è mantenere un approccio problematico alla tematica e far comprendere ai ragazzi che i fenomeni sismici, come quelli vulcanici, sono effetti delle forze endogene agenti all’interno del pianeta. Una facile esperienza, come la seguente, può essere utile a far comprendere come si origina un terremoto. http://scientificando.splinder.com | Educazione scientifica- Classe 3 Sec. 1 Gr.

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2° Esperienza: origine di un terremoto Materiale: un bastoncino di legno, uno pneumatico di bicicletta. Procedimento: 1. prendere lo pneumatico alle due estremità e piegarlo. 2. Cerca di fare la stessa cosa con il bastoncino. Che cosa succede nei due casi? Analisi dei risultati: - nel caso dello pneumatico, questo si piega senza rompersi perché la gomma è elastica; - nel caso del bastoncino di legno, questo si rompe perché il legno ha un comportamento rigido. In analogia a quanto osservato nell’esperimento, si farà comprendere ai ragazzi che un terremoto è una rapida e improvvisa vibrazione della crosta terrestre, causata da deformazioni e rotture che si verificano nelle rocce; queste hanno un comportamento rigido come il bastoncino di legno, quando sono sottoposte a forze, dovute per esempio ai movimenti che si verificano nella crosta terrestre, e, di conseguenza, si deformano o si fratturano. Allestendo ulteriori attività e utilizzando risorse specifiche, si faranno comprendere che cosa sono: ipocentro ed epicentro, i tipi di onde sismiche, gli effetti dell’energia liberata durante i terremoti, le scale Mercalli e Richter. Il confronto di apposite mappe metterà in evidenza che i fenomeni sismici, come quelli vulcanici, non avvengono casualmente ma le aree sismiche coincidono in gran parte con quelle vulcaniche. Tale constatazione fa supporre che tra i due fenomeni endogeni esista una relazione, che i ragazzi comprenderanno sotto la guida del docente, grazie alle attività della terza fase.

3° FASE: “Un modello della struttura interna della Terra” Nelle fasi precedenti, gli alunni hanno compreso che i fenomeni studiati sono legati a forze immani che si sviluppano all’interno del pianeta. Che cosa c’è, dunque, all’interno della Terra? E’ una domanda che ha sempre affascinato l’uomo, tanto da suscitare la fantasia di uno scrittore come Jules Verne che ha immaginato addirittura un viaggio all’interno del pianeta, nel romanzo “Viaggio al centro della Terra”. http://scientificando.splinder.com | Educazione scientifica- Classe 3 Sec. 1 Gr.

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Si farà comprendere agli allievi (mediante attività mirate) che gli studi fatti sulla costituzione interna del pianeta si basano soprattutto su tre tipi di informazioni (ottenute con metodi di indagine indiretta in quanto l’esplorazione diretta è impossibile) riguardanti la densità della Terra, i meteoriti, la propagazione delle onde sismiche. Grazie al confronto di tali informazioni, è possibile disporre oggi di un modello per la struttura interna della Terra (vedi figg. 4 e 5) e dei tre gusci concentrici: crosta, mantello, nucleo.

fig. 4

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fig. 5

Si svolgeranno, inoltre, degli approfondimenti sulla temperatura della Terra e sulla sua genesi. Al termine del percorso formativo, gli allievi avranno compreso che la Terra è un pianeta vitale, al cui interno si manifestano delle forze dovute ai moti convettivi, che si sviluppano nel mantello come conseguenza del calore sviluppato dal nucleo. Se il contesto lo consente ( altrimenti si ipotizzerà una UA specifica), si potrà trattare la teoria della tettonica a zolle, la quale fornisce una spiegazione unitaria dei fenomeni che avvengono come conseguenza dei moti convettivi del mantello terrestre: la deriva dei continenti, l’espansione dei fondali oceanici, la formazione delle montagne, i sismi, i fenomeni vulcanici. Si propone un’attività da svolgere con “carta e penna”. ATTIVITÀ: i tre strati della Terra

- Dopo aver letto con attenzione il seguente brano, colora i tre strati della Terra con colori diversi, attribuisci a ciascuno strato il suo nome e descrivi le caratteristiche di ciascuno di essi. “ La Terra è costituita da numerosi elementi chimici presenti in quantità diverse nei vari strati della Terra. I tre strati si chiamano mantello, nucleo e crosta. La crosta è lo strato più sottile, solo 60 http://scientificando.splinder.com | Educazione scientifica- Classe 3 Sec. 1 Gr.

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chilometri al massimo, il nucleo è invece il più spesso. Gli elementi più diffusi sono: silicio, ossigeno, ferro, alluminio, magnesio e nichel. Gli elementi più pesanti sono ferro e nichel e quelli più leggeri silicio e alluminio. Sima (= silicato di magnesio), sial (=silicato di alluminio) e nife(= lega nichel-ferro) sono i termini con cui si identificano contemporaneamente gli strati della Terra e i loro componenti. Il sima corrisponde al mantello, il sial alla crosta e il nife al nucleo”. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 4° FASE: “Fissiamo i concetti”

Concluso il percorso di apprendimento, risulterà utile fissare i concetti appresi mediante la realizzazione collettiva di una mappa concettuale di sintesi.

Si forniscono dei materiali/risorse per la personalizzazione dei percorsi. → Da leggere: - AA.VV., Vulcani, terremoti, montagne, Istituto Geografico De Agostini, Novara; - AA.VV., La Terra, Giunti, Firenze. → Da vedere: - LA TERRA. IL SUO ASPETTO) (Serie Vivi video Rai); - LE COLLERE DELLA TERRA (Serie Vivi video Rai). → Su Internet: - http://vulcan.fis.uniroma3.it/index_ita.html; - http://www.geologia.com/area_raga/raga_home.html; - http://volcano.und.nodak.edi/vwdocs/volc_models/models.html (sito in lingua inglese, descrive come realizzare modelli di vulcani).

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Verifiche e Portfolio. L’acquisizione degli OSA e degli OF, strumentali all’apprendimento delle competenze attese, sarà verificata attraverso lo svolgimento in itinere, durante la fase attiva, di prove diversificate. Per le conoscenze

1. Vero o falso? a. La densità della Terra diminuisce andando verso l’interno del pianeta.

V F

b. I meteoriti sono costituiti da silicati, ferro e nichel.

V F

c. Le onde sismiche si propagano nel sottosuolo a velocità costante.

V F

d. A circa 200 chilometri di profondità c’è una variazione nella natura del sottosuolo.

V F

e. Nel nucleo sono presenti elementi pesanti.

V F

f. La crosta terrestre raggiunge la profondità di 1000 km.

V F

g. Il mantello contiene in prevalenza silicio e magnesio.

V F

2. Completa le seguenti frasi inserendo i termini corretti. a. L’ipocentro è il punto…………….la superficie terrestre in cui si origina il…………………., l’epicentro è il punto sulla…………………che si trova sulla……………… che passa per l’……………………. b. Si distinguono lave fluide, se contengono poca………………………., e viscose se contengono più………………….. c. La …………………..è l’energia sprigionata da un terremoto. 3. Barra la lettera che indica la risposta esatta. La scala Richter indica…… a. l’intensità di un terremoto b. la magnitudo di un terremoto c. la grandezza di un terremoto d. la durata di un terremoto

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Per le abilitĂ

1. Sul planisfero evidenzia con delle linee la distribuzione dei vulcani e dei terremoti.

2. Osserva il disegno e completa inserendo i termini corretti. a. colata di lava b. camino vulcanico c. cratere secondario d. bacino magmatico e. cratere principale f.

edificio vulcanico

g. prodotti piroclastici h. magma

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3. Inserisci nel sismogramma il nome corretto di ciascun tipo di onda.

Per le competenze 1. Produce più danni, a parità di energia liberata, un terremoto con ipocentro molto profondo o con ipocentro superficiale? 2. Come mai la zona che circonda l’Oceano Pacifico è molto sismica e presenta numerosi vulcani? 3. Da che cosa potrebbe derivare la forma leggermente schiacciata della Terra?

Le verifiche somministrate in itinere, insieme allo svolgimento del compito unitario in situazione e ad altri strumenti di monitoraggio, permetteranno di ricavare utili informazioni riguardo alla maturazione delle competenze previste. La prestazione connessa al compito unitario in situazione potrebbe essere valutata mediante un’apposita rubrica di valutazione. Il docente e gli alunni sceglieranno, in accordo, quali strumenti inserire nel Portfolio delle competenze.

Ruberto Annarita

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La struttura interna della Terra  

Unità di apprendimento per la classe terza della scuola secondaria di 1° grado per guidare gli alunni a scoprire la struttura interna del pi...

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