Lovato - Scienze in Agenda

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Pensare da scienziato

GUARDA IL VIDEO!

• Quale innovazione scientifica ha portato Edward Jenner?

•P erché lo ricordiamo ancora oggi?

E. JENNER

LA SCIENZA

1

2

3

cosa studia?

come procede?

come si può studiare?

FENOMENI NATURALI

PER IPOTESI E VERIFICHE

ESPERIMENTI

quali discipline se ne occupano?

attraverso quale metodo?

dove si possono fare?

FISICA

METODO SCIENTIFICO

IN LABORATORIO

CHIMICA BIOLOGIA ALTRA FOTO

ASTRONOMIA GEOLOGIA

1

LEZIONE

Che cos'è la scienza

● Osservare

la realtà

e spiegare

PER COMINCIARE Fin dai tempi più antichi, l’essere umano ha cercato di spiegare fenomeni come l’alba e il tramonto del Sole.

Ha inventato spiegazioni fantasiose come i miti, che coinvolgono potenti divinità.

Ha anche fatto ipotesi da mettere alla prova con esperimenti e raccolta di dati, cioè ha applicato il metodo della scienza.

Quanto tempo vive una mosca? Come funziona il nostro cuore? Perché il Sole sorge e tramonta? L’essere umano ha sempre cercato di rispondere a domande come queste. Nell’antichità lo ha fatto inventando i miti, che sono racconti fantastici con cui tentiamo di spiegare la realtà e i fenomeni che osserviamo. Per esempio, in tutte le culture e le religioni esiste un diverso mito su come sia nato il mondo.

I primi a cercare di spiegare i fenomeni che osserviamo con la deduzione e il ragionamento furono i filosofi della natura.

IMPARA LE PAROLE

Se cerchi la parola scienza su un vocabolario, tra i primi risultati ci sono «conoscenza, cognizione, esperienza».

Il mito è uno dei primi argomenti affrontati dall’insegnante di Italiano: si possono immaginare attività interdisciplinari con i colleghi, oppure fare riferimento a ciò che gli studenti stanno apprendendo nelle ore di Italiano.

I filosofi della natura osservavano il mondo e si facevano delle domande, a cui rispondevano con il pensiero logico e razionale, senza ricorrere a narrazioni mitologiche.

Furono filosofi della natura anche Platone e Aristotele, che vissero in Grecia nel V secolo a.C. Molti secoli dopo nacque la scienza moderna 1 B , che è basata sullo stesso modo di procedere dei filosofi della natura, cioè sul ragionamento.

Mito, filosofia della natura e scienza moderna partono dall’osservazione dei fenomeni e tentano di trovare risposte alle domande che l’essere umano si pone. Quello che cambia nelle tre situazioni è il metodo 1 A con cui si cercano le risposte.

1 A Per spiegare il moto del Sole nel cielo, gli antichi Greci ritenevano che il dio Apollo lo trasportasse sul suo carro da un orizzonte all’altro.

B Oggi sappiamo che non è il Sole a spostarsi, ma è la Terra che gli ruota intorno.

Questo affresco del dio Apollo che trasporta il Sole sul suo carro decora il soffitto di una delle stanze di Palazzo Barberini, a Roma.

A

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B

CAPITOLO A1 • Pensare da scienziato

● L’oggetto

delle scienze naturali

AUDIOLIBRO

Le scienze naturali si occupano dei diversi aspetti della natura e sono quelle che studieremo in questo libro. Sono scienze naturali la fisica, la chimica, la biologia, la geologia e l’astronomia.

La parola fisica deriva dal greco phýsis, che significa «natura», ed è la scienza che studia la materia e l’energia; per esempio, si occupa di onde, elettricità, magnetismo e moto degli oggetti.

• La chimica studia le trasformazioni della materia; per esempio, sono fenomeni chimici le combustioni (come la legna che brucia in presenza di ossigeno), la cottura di un uovo e la comparsa di ruggine sugli oggetti di ferro.

• Il termine biologia racchiude in sé le parole bíos, che significa «vita», e logos, «discorso, studio»: è lo studio della vita e di ciò che riguarda gli esseri viventi.

• La geologia (da geo, «terra») studia la Terra e la sua composizione, i fenomeni vulcanici e i terremoti.

• La parola astronomia deriva dalle parole aster, che significa «stella», e nómos, «legge»: letteralmente è la scienza delle leggi che regolano gli astri. Si occupa dell’Universo.

In realtà, il confine tra le diverse scienze naturali 2 non è ben definito.

Per esempio, sia la fisica sia la chimica si occupano dell’atomo e delle trasformazioni della materia; invece la biologia racchiude in sé l’anatomia che studia il corpo umano, l’etologia che studia gli animali e il loro comportamento, la botanica che studia le piante, ecc.

Negli ultimi anni sono nate specializzazioni a cavallo tra una disciplina e l’altra: per esempio, la fisica medica, cioè la fisica applicata alla biologia e alla medicina.

FISICA

GEOLOGIA

LO SAPEVI?

Oltre alle scienze naturali, ci sono altri tipi di scienze: per esempio, le scienze umane riguardano l’essere umano e comprendono la sociologia, la psicologia e l’antropologia; invece le scienze politiche riguardano l’amministrazione e il governo di uno Stato.

CHIMICA

BIOLOGIA

ASTRONOMIA

2 Le scienze naturali studiano i fenomeni che osserviamo attorno a noi.

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COLLEGA I CONCETTI

LE SCIENZE NATURALI Fisica Fisica FisicaFisica Fisica

FISICA cosa

Fenomeni intorno noi Fenomeni Fenomeni intorno aaaintorno noi Fenomeni intorno a noi a noi studiano?

Fenomeni intorno noi

quali sono?

Fisica Chimica Chimica Chimica Chimica Chimica

CHIMICA

Fenomeni intorno a noi FENOMENI Fenomeni intorno a noi NATURALI

Chimica Biologia Biologia Biologia Biologia Biologia

BIOLOGIA

da cosa partono?

Biologia Geologia Geologia Geologia Geologia Geologia

GEOLOGIA

Geologia

Osservazione Osservazione Osservazione Osservazione OSSERVAZIONE Osservazione

ASTRONOMIA

Astronomia Astronomia Astronomia Astronomia Astronomia

Osservazione

Astronomia

SCOPRI SE HAI CAPITOOsservazione

1 Ciascuna immagine rappresenta un

fenomeno naturale. Associalo alla scienza che lo studia.

a. eruzione vulcanica

b. Universo

c. pastiglia effervescente in acqua

d. traiettoria di una palla

2 Metti in ordine gli eventi che hanno segnato la storia della scienza.

a. I filosofi greci si pongono domande sull’origine del mondo.

b. L’essere umano inventa miti per spiegare i fenomeni naturali che osserva.

c. Nasce la scienza moderna.

3 Procurati un vocabolario dei sinonimi e

contrari: se non ne hai uno in casa o nella biblioteca della tua città, ne trovi anche alcuni gratuiti su Internet. Cerca la parola scienza: quanti e quali sinonimi trovi?

Scrivili sul tuo quaderno.

4 Completa le frasi con i termini corretti.

La differenza tra mito, filosofia e scienza è il …………………………

che viene utilizzato per rispondere

a delle domande sulla realtà. Tutti e tre partono

e. orto botanico

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1. geologia

dall’…………………… dei fenomeni naturali.

2. biologia

Tra le scienze naturali, la

3. fisica

la vita e gli esseri viventi, la

4. astronomia

trasformazioni della materia, e la geologia la

5. chimica

…………………………

…………………………

studia

…………………………

e la sua composizione.

le

2

LEZIONE

● Il

Un metodo per la scienza

metodo scientifico

PER COMINCIARE Prendi il telecomando per guardare la tua serie preferita, premi sul tasto di accensione ma… non accade nulla. Potrebbero essersi consumate le pile, essersi rotto il telecomando o il televisore, oppure potrebbe essere saltata la corrente. Serve un detective?

No, serve uno scienziato che lavori con metodo!

Tutte le scienze usano il metodo scientifico, che è stato descritto per la prima volta dallo scienziato italiano Galileo Galilei (1564-1642) 3 .

AUDIOLIBRO

Il metodo scientifico è il modo di procedere della scienza: dall’osservazione di un fenomeno nascono domande, a cui lo scienziato cerca di rispondere facendo delle ipotesi e verificandole con esperimenti.

Il metodo scientifico prevede varie fasi.

DOMANDA Inizi a osservare un fenomeno osservazione poi, in base a ciò che hai osservato, osservazione osservazione formuli una domanda.

IPOTESI

osservazione Fai un’ipotesi, cioè elabori spiegazione ipotesi ipotesi ipotesi

provvisoria di ciò che hai osservato.

ESPERIMENTO Progetti un esperimento per stabilire se esperimento la tua ipotesi è corretta oppure no. esperimento esperimento osservazione ipotesi

analisi dati analisi analisi dati dati

ANALISI DEI DATI Serve per capire se conclusione l’esperimento smentisce o conclusione conclusione conferma l’ipotesi.

Se l’ipotesi è analisi dati smentita, devi formularne una nuova; esperimento se invece è confermata, passi alle Scoperta Scoperta conclusioni.

Scoperta esperimento ipotesi

conclusione analisi dati

3 Galileo Galilei mostra al doge di Venezia come si usa il suo cannocchiale.

CONCLUSIONI Scoperta conclusioneHai la risposta alla tua domanda.

A 5 Scoperta

2

LEZIONE 2 • Un metodo per la scienza

AUDIOLIBRO

Il metodo scientifico è un procedimento che puoi applicare anche nella vita quotidiana, per risolvere problemi o per spiegare ciò che ti accade.

Immagina, per esempio, di prendere il telecomando per accendere la televisione: premi sul tasto di accensione e non accade niente. Da questa situazione scaturisce una domanda; puoi elaborare diverse ipotesi di risposta e, per ciascuna, progettare un esperimento.

DOMANDA

Prima di leggere il testo, la situazione «La televisione non si accende.» può essere proposta alla classe, e si possono cercare insieme le possibili ipotesi e gli esperimenti per verificarle.

Perché la televisione non si accende?

Ipotesi

Esperimento

Analisi dei dati

L’ipotesi è confermata?

Le pile del telecomando sono scariche.

Sostituisci le pile.

La televisione continua a non accendersi.

No, devi considerare un’altra ipotesi.

Il telecomando ha un guasto che non dipende dalle pile.

Premi sul pulsante di accensione accanto allo schermo della televisione.

La televisione continua a non accendersi.

No, devi considerare un’altra ipotesi.

È saltata la corrente in casa.

Controlli se si accende la luce e se funzionano altri elettrodomestici.

In caso manchi la luce, controlli il quadro generale ed eventualmente alzi l’interruttore generale.

La televisione continua a non accendersi.

No, devi considerare un’altra ipotesi.

Il cavo del televisore non è inserito nella presa di corrente.

Controlli se il cavo del televisore è inserito correttamente nella presa di corrente; altrimenti, lo inserisci.

La televisione si accende.

Sì, l‘ipotesi è confermata.

È colpa del telecomando.

Manca l’elettricità.

CONCLUSIONE La televisione non si accendeva perché il cavo della corrente elettrica era scollegato.

Anche nelle scienze si procede in modo simile. Innanzitutto lo scienziato deve sapersi porre le domande giuste e progettare gli esperimenti nel modo più completo possibile; deve anche documentare quello che osserva e che fa, in modo che l’esperimento possa essere ripetuto da altri scienziati. È importante anche saper interpretare i risultati ottenuti ed essere sempre pronti a cambiare l’ipotesi o, se compaiono nuovi elementi, a farsi nuove domande.

I dati e i risultati di un esperimento spesso possono essere espressi con tabelle e grafici: la matematica è un utile strumento per creare modelli con cui spiegare fenomeni simili.

Una volta analizzati i dati ottenuti e dopo avere confermato l’ipotesi, lo scienziato si può chiedere se i suoi risultati portano una novità per le scienze, oppure se confermano o rendono più precise delle conoscenze già acquisite.

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CAPITOLO A1 • Pensare da scienziato

SCOPERTA CERCATA DA TEMPO

La scoperta del bosone di Higgs è avvenuta nel 2012 grazie agli esperimenti fatti al CERN, a Ginevra.

Questa particella è più piccola di un atomo ed è sempre esistita; nel 1964 il primo a immaginarla era stato il fisico Peter Higgs. Ci sono voluti 48 anni di esperimenti per provarne l’esistenza!

SCOPERTA CASUALE

TEORIA RIELABORATA

Nel 1974, in Etiopia è stato scoperto lo scheletro fossile di una femmina di australopiteco, che i paleontologi chiamarono Lucy, dal titolo della canzone dei Beatles Lucy in the Sky with Diamonds. Gli studi successivi hanno permesso di capire che si trattava del più antico scheletro di un antenato della specie umana fino ad allora mai ritrovato: risale a oltre 3 milioni di anni fa.

Le teorie scientifiche possono essere smentite, rielaborate o perfezionate. Fino al Cinquecento si pensava che fosse il Sole a girare intorno alla Terra (teoria geocentrica). Grazie allo scienziato Niccolò Copernico e ai nuovi strumenti a disposizione, si passò alla teoria eliocentrica, in cui era il Sole al centro con la Terra che ruota intorno.

Osservazioni ed esperimenti possono portare a scoperte, cioè a conoscenze nuove su qualcosa che esisteva anche prima, ma che non era mai stato individuato o studiato. Una teoria scientifica è un insieme di leggi che spiegano fenomeni e osservazioni; queste leggi sono provate da esperimenti che ne documentano la verità e l’affidabilità.

Per introdurre la figura dello scienziato, si può chiedere agli studenti quali scienziati conoscono e dove li hanno visti o sentiti.

Nel corso di questi tre anni userai anche tu il metodo scientifico sia nelle esperienze di laboratorio, sia nelle situazioni della vita quotidiana e studierai molti casi concreti in cui gli scienziati lo hanno utilizzato.

● Osservare,

pensare, parlare e scrivere da scienziato

Gli scienziati devono procedere con metodo, perché non sono infallibili 4 ; a volte sono guidati da interessi personali: per questo in fondo all’articolo scientifico in cui sono descritti l’esperimento e le conclusioni a cui ha portato, è obbligatorio specificare chi ha finanziato la ricerca.

Ormai la scienza si è specializzata moltissimo: non esistono più i filosofi della natura o gli scienziati come Galileo Galilei, che si occupava di fisica, di astronomia, di matematica e di metodo scientifico: un fisico che partecipa alle ricerche sul bosone di Higgs probabilmente non conosce i modelli matematici che altri suoi colleghi, sempre fisici, usano in meteorologia!

4 Kary Mullis (1944 - 2019) era uno scienziato americano, che nel 1993 ha vinto il premio Nobel per la Chimica. È stato un biochimico geniale, ma non era altrettanto affidabile in altri campi: nella sua autobiografia racconta di essere stato rapito dagli alieni.

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LEZIONE 2 • Un metodo per la scienza

AUDIOLIBRO

L’occhio dello scienziato sul mondo può essere aiutato da strumenti che gli permettono di osservare meglio la realtà, come le macchine fotografiche o i microscopi.

Quello che osserva deve poi essere documentato in modo oggettivo, con fotografie, disegni e appunti su taccuini e quaderni, oppure con il computer.

Una descrizione oggettiva si basa sulle caratteristiche dell’oggetto così com’è senza che chi lo descrive ne dia un’interpretazione personale.

Le descrizioni oggettive sono tipiche dei testi scientifici, dei dizionari e delle enciclopedie. Spesso nelle descrizioni oggettive si usano forme verbali impersonali.

Al contrario, le descrizioni soggettive sono tipiche dei romanzi e dei testi personali, come i diari e le e-mail.

Una descrizione soggettiva tiene conto delle preferenze di chi descrive (cioè il soggetto), delle sue emozioni, delle sue esperienze e dei suoi sentimenti.

Riccardo preferisce il cioccolato al latte o bianco a quello fondente.

Quindi potrebbe descrivere la tavoletta come troppo amara; è comunque buona perché ci sono le nocciole.

Pensa, per esempio, a una tavoletta di cioccolato fondente alle nocciole.

Se la dovessi descrivere in modo oggettivo, potresti dire che è una tavoletta sottile di colore scuro marrone, divisa in riquadri, composta da pasta di cacao, burro di cacao e zucchero, e ripiena di nocciole. Profuma di cacao e se la mangi è amara; masticandola senti la diversa consistenza di cioccolato e nocciole. La descrizione soggettiva della stessa tavoletta sarebbe invece diversa per ciascuno di noi, perché le nostre esperienze e i nostri gusti fanno parte dell’esposizione 5 .

È una tavoletta da 130 g, divisa in 30 quadretti. È composta per il 70% da cacao e contiene nocciole intere raccolte in Piemonte.

70% CACAO

CIOCCOLATO FONDENTE CON NOCCIOLE INTERE DEL PIEMONTE Un quadretto (4,3 g) contiene:

130 g

Laura ama il cioccolato in tutte le sue forme. Per questo, descriverebbe la tavoletta come molto invitante, divisa in riquadri troppo piccoli e dal sapore molto piacevole. La presenza delle nocciole rende il sapore del cioccolato più completo e pieno, e addolcisce un po’ il gusto amaro del cioccolato fondente.

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• 25 kcal • 1,5 g di zuccheri • 1,8 g di grassi

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Anna è allergica alla frutta secca, quindi è triste perché non può mangiare la tavoletta di cioccolato con le nocciole.

5 Usando le informazioni presenti sull‘etichetta della tavoletta di cioccolato, puoi scrivere una descrizione oggettiva; invece quelle basate sul suo sapore sono descrizioni soggettive.

CAPITOLO A1 • Pensare da scienziato

Comunicare la scienza Le descrizioni degli scienziati devono essere oggettive e ben distinte dalle opinioni di chi scrive: in questo modo, i risultati di una ricerca scientifica sono validi indipendentemente da quale scienziato l’abbia condotta.

Infatti, se le osservazioni e l’analisi dei dati ottenuti dagli esperimenti confermano l’ipotesi, lo scienziato condivide la sua scoperta con il resto della comunità scientifica, che ne verifica la validità.

Oggi per condividere i risultati delle proprie ricerche con gli altri scienziati, bisogna pubblicarli come articoli sulle riviste scientifiche, che hanno regole rigide. Gli articoli scientifici devono infatti contenere tutte le informazioni perché i risultati possano essere verificati ed eventuali esperimenti replicati.

Prima di essere accettato, ogni articolo scientifico è sottoposto alla peer review, che è la revisione di altri scienziati esperti in quello stesso ambito.

Attraverso queste riviste, gli scienziati si informano sulle scoperte dei loro colleghi di tutto il mondo.

Riviste come Science 6 o Nature, che sono tra le più famose e che trattano di molte discipline scientifiche, non si vendono in edicola: i loro articoli usano un linguaggio molto tecnico e sono difficilmente comprensibili a chi non è uno specialista di quella disciplina, cioè sono scritte da scienziati per altri scienziati.

Gli articoli più interessanti pubblicati su queste riviste specialistiche sono una fonte di informazioni per le riviste di divulgazione, in cui gli autori non sono scienziati ma giornalisti.

IL CASO DEI VACCINI E DELL’AUTISMO

L’articolo scientifico in cui si propone l’associazione tra il vaccino MPR (cioè per il morbillo, la parotite e la rosolia) 7 e l’autismo è stato pubblicato nel 1998 su una prestigiosa rivista scientifica inglese: il Lancet. Nei quattro anni successivi nessuno scienziato è riuscito a ottenere gli stessi risultati: questo è un fatto molto strano, perché gli articoli devono seguire il metodo scientifico proprio per permettere a qualsiasi scienziato di controllarne i risultati. Nel frattempo, si scoprì che l’autore di questo studio aveva brevettato un vaccino alternativo, con il quale intendeva arricchirsi screditando il vaccino MPR. Il medico è stato radiato dall’albo: ogni ordine professionale ha un proprio albo, cioè un registro dei suoi iscritti (per esempio, l’albo dei medici); quando un professionista è radiato dall’albo, subisce una punizione molto grave perché è cancellato dall’albo e che non può più svolgere quella professione. Nonostante ciò, ormai la notizia era stata ripresa dai media e aveva fatto molto scalpore.

7

6 La comunità scientifica, formata dagli scienziati di tutto il mondo, considera Science come una delle riviste scientifiche più autorevoli.

IMPARA LE PAROLE

Peer review significa «revisione dei pari». È il processo a cui un articolo è sottoposto prima di essere accettato da una rivista scientifica per la pubblicazione.

L’articolo è riletto da almeno due scienziati esperti dell’argomento; questi revisori decidono se gli esperimenti descritti sono stati portati avanti in modo corretto e se l’articolo merita la pubblicazione.

I vaccini ci servono per combattere i virus.

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LEZIONE 2 • Un metodo per la scienza

AUDIOLIBRO

● Che

cosa ci insegna il metodo scientifico

Come stabilire se l’astrologia è una scienza oppure no? E, di conseguenza, se astrologo è uno scienziato oppure no?

Uno scienziato si fa guidare dall’osservazione e dal metodo scientifico, verifica le sue ipotesi con un esperimento prima di condividerle, scrive in modo oggettivo e comprensibile da tutti, e documenta le sue teorie.

Ti basta leggere un qualsiasi oroscopo per accorgerti innanzi tutto che il linguaggio non è oggettivo, ma è soggettivo, e che le affermazioni sono molto vaghe e non chiaramente comprensibili e interpretabili.

Il successo dell’astrologia forse è dovuto al suo toccare proprio gli ambiti che sono più legati alla nostra sfera emozionale, come la salute, la finanza, l’amore, il lavoro o l’amicizia. Leggere previsioni sul proprio futuro può essere molto divertente; basta però ricordarsi che, anche se gli oroscopi citano i pianeti e sono pubblicati sui giornali o presentati in televisione, non per questo hanno un’autorevolezza scientifica.

Nel corso della tua vita dovrai compiere molte scelte, che potranno riguardare lo stile di vita, l’alimentazione, la salute tua e delle persone che ti circondano: in tutti questi casi, sapere come procede e ragiona lo scienziato ti potrà aiutare a districarti con razionalità tra le numerose affermazioni che sentirai a favore e contro ogni scelta. Per esempio, a te non piacciono le verdure, ma tua madre dice che fanno bene alla salute. Su che cosa si basa l’affermazione di tua madre? Il fatto che le verdure non siano buone è una tua considerazione soggettiva (forse nella tua classe c’è qualcuno a cui piacciono). Invece il fatto che le verdure siano utili per la salute è una considerazione che si basa su ricerche scientifiche, che sono state portate avanti con il metodo scientifico. Gli scienziati, per esempio, hanno analizzato la composizione delle verdure a foglia verde e hanno scoperto che sono ricche di acido folico e delle vitamine A, C, E e K: sono tutti micronutrienti che è importante assumere ogni giorno 8 .

Il registro è colloquiale: invece di essere impersonale, si rivolge ai lettori in seconda persona plurale. Ci sono sollecitazioni, inviti ed esclamazioni.

C’è un riferimento alla vita personale, al fatto che in luglio i nati sotto il segno del Cancro compiono gli anni.

Il testo non è chiaramente comprensibile ed è volutamente vago: che cosa significa «Giove apre tutte le porte»? E «smuovere le acque», in quale settore? Non è interpretabile allo stesso modo da tutti.

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SPERIMENTA La verifica sperimentale delle previsioni astrologiche • P rocurati l’oroscopo di ieri e cancella il segno zodiacale a cui si riferisce.

Ora fai leggere l’oroscopo ai tuoi compagni e alle tue compagne: riescono a individuare a quale segno zodiacale si riferisce? ..........................................................

• Svela qual è il segno zodiacale.

Quanto previsto è realmente accaduto ai nati di quel segno? ..........................................................

8 È provato scientificamente che le verdure ci fanno bene: vanno mangiate tutti i giorni!

Cancro (21 giugno – 22 luglio)

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Luglio, mese sì. Arrivano al top gli influssi che accompagnano il mese del compleanno, tra giovedì e venerdì avrete la vostra Luna nuova. Iniziate a sollecitare, impostare, smuovere le acque. Cercate di arrivare alle persone che servono, Giove apre tutte le porte. Alla sua protezione in campo affettivo domani si aggiunge Venere in Vergine, positiva pure per gli affari finanziari.

Avanti tutta!

Sono consigli che valgono per chiunque: darsi da fare è sempre utile.

Aggettivi come «positiva» sono tipici della scrittura soggettiva.

Si parla genericamente di «persone che servono», il che è lasciato alla libera interpretazione del lettore: chi sono le persone che servono?

COLLEGA I CONCETTI

IL METODO SCIENTIFICO osservazione

da che osservazione cosa inizia? osservazione osservazione

osservazione

OSSERVAZIONE DI osservazione UN FENOMENO come si spiega?

ipotesi

ipotesi IPOTESI ipotesi ipotesi come si verifica?

ipotesi

ipotesi

ESPERIMENTO

esperimento

esperimento cosaesperimento si fa con i dati ottenuti?

esperimento

esperimento

analisi dati

ANALISI analisi dati DEI DATI esperimento analisi dati

analisi datiè verificata? l’ipotesi

SÌ analisi dati conclusione

analisi dati

NO conclusione

CONCLUSIONI conclusione conclusione

conclusione

conclusione SCOPERTA Scoperta

Scoperta

a che cosa portano?

Scoperta SCIENTIFICA Scoperta

SCOPRI SE HAI CAPITO

1 Completa il diagramma del metodo scientifico.

DOMANDA IPOTESI

............................................................

ESPERIMENTO

............................................................

ANALISI DEI DATI

CONCLUSIONI

............................................................

Scoperta

Scoperta

2 Tra le seguenti azioni, quali non

fanno parte del metodo di lavoro dello scienziato? (ci sono 3 risposte corrette) a osserva il mondo con spirito critico b progetta esperimenti che siano riproducibili da altri c non divulga tutto quello che ha scoperto per non essere copiato d descrive quello che vede in modo oggettivo e scrive articoli per le riviste scientifiche, arricchendoli con descrizioni soggettive nei suoi esperimenti, usa strumenti di f misura

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LEZIONE

● Il

Fare e documentare la scienza

laboratorio

PER COMINCIARE Sei mai entrato in un laboratorio? È un luogo affascinante, attrezzato con strumenti per mescolare, scaldare, fondere, far bollire e tanto altro: si possono così analizzare le proprietà dei materiali e studiare i loro comportamenti. Può essere anche un posto pericoloso; per questo è importante seguire alcune regole di comportamento.

Il laboratorio è uno dei luoghi in cui si fa scienza e in cui si possono realizzare alcuni esperimenti: è fondamentale, per esempio, per analizzare con precisione dei campioni e per utilizzare strumenti complessi e delicati.

Anche tu nel corso dei tuoi studi potresti svolgere esperimenti in laboratorio, quindi è importante che impari a conoscerlo.

Se nella scuola è presente un laboratorio, questa lezione può essere introdotta portandoci la classe e osservando gli strumenti a disposizione e l’ambiente.

Quando lavori in un laboratorio, anche in quello della scuola, devi rispettare alcune norme di comportamento.

Quando progetti un esperimento, ti devi documentare sui materiali che vuoi usare per conoscerne le proprietà e gli eventuali rischi. Devi anche conoscere gli strumenti per sapere come usarli in modo corretto.

PRIMA DI INIZIARE

1 Appoggia lo zaino e tutto

2 Prima di toccare qualcosa chiedi

4 Per lavorare bene rimani

5 Riordina l’ambiente di lavoro.

ciò che non ti serve in un angolo. Devi poter camminare senza rischiare di inciampare.

in silenzio. Non farti distrarre e cerca di memorizzare quello che fai.

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sempre il permesso all’insegnante.

Alcuni materiali e alcuni strumenti possono essere pericolosi, se non li usi in modo corretto.

DOPO LA FINE DELL’ESPERIMENTO Pulisci i banchi di lavoro e riponi quello che hai utilizzato, come ti viene chiesto.

DURANTE L’ESPERIMENTO

3 Segui le indicazioni di sicurezza.

Può essere necessario indossare guanti, gli occhiali di protezione o il camice. Ascolta le istruzioni e rispetta il procedimento descritto dall’insegnante.

6 Lavati le mani ed esci prima di iniziare a mangiare o bere. Toccati gli occhi o il viso con mani ben pulite e porta alla bocca solo cose non contaminate.

CAPITOLO A1 • Pensare da scienziato

Esistono due tipi di simboli di pericolo 12 che indicano come usare un materiale o uno strumento in sicurezza: i simboli a forma di quadrato si riferiscono ai rischi legati alle sostanze chimiche 13 , mentre i simboli a forma di triangolo, con disegni neri su sfondo giallo, che indicano un rischio specifico, di solito legato alle apparecchiature utilizzate 14 .

In laboratorio si usano molti strumenti: oltre a quelli di misura, se ne usano altri per riscaldare, per centrifugare, per osservare. Quando farai esperienze in laboratorio, avrai bisogno di contenitori, recipienti e altri oggetti per mescolare e travasare liquidi. La maggior parte di questi contenitori è di vetro Pyrex®, che ha una buona resistenza al calore e ai prodotti corrosivi.

AUDIOLIBRO

La vetreria è l’insieme dei recipienti per contenere, misurare e travasare i materiali usati in laboratorio.

Con questo termine si indicano anche strumenti in porcellana, come il mortaio e il pestello, o in plastica, come le spruzzette o alcuni imbuti.

La vetreria si può dividere in tre categorie, vetreria graduata, vetreria tarata, vetreria né graduata, né tarata.

Un contenitore è graduato quando vi si legge la scala per la misura del volume, cioè la quantità di spazio occupato da un oggetto che si misura in metri cubi (m3) o in litri (L); è invece tarato quando ha una sola tacca in corrispondenza del volume massimo che può contenere.

esplosivo

infiammabile

PER REDA: GAS SOTTO PRESSIONE?

gas sotto pressione

corrosivo

nocivo irritante

tossico

dannoso per l’ambiente

13 I simboli di pericolo quadrati indicano le caratteristiche di un materiale che possono renderlo pericoloso per chi lo usa.

12 Potresti avere già visto i simboli che vengono utilizzate per i reagenti chimici anche su oggetti di uso quotidiano, come alcuni detersivi o prodotti per la casa.

pericolo generico

laser

rischio Biologico, cioè rischio per la salute

alto voltaggio

radiazioni ionizzanti, cioè radiazioni ad altissima energia 14 I simboli di pericolo triangolari in genere descrivono i rischi legati all’uso di uno strumento.

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VIDEO Quali componenti formano il microscopio?

LEZIONE 3 • Fare e documentare la scienza

Gli strumenti del laboratorio

Ci sono alcuni strumenti di servizio: le spruzzette di solito contengono acqua o acqua distillata e servono anche per pulire la vetreria; il portaprovette è utile per sostenere la vetreria durante il lavoro in laboratorio. La piastra riscaldante, come suggerisce il suo nome, serve per scaldare.

BEUTA

BECHER PROVETTA

MATRACCIO PALLONE

CILINDRO

PORTAPROVETTE

Beute, becher, palloni, matracci, cilindri e provette sono utilizzati per misurare il volume se tarati o graduati.

SPRUZZETTA

Le bilance da laboratorio sono molto precise nel misurare la massa.

IMMAGINE A BASSA RISOLUZIONE

Il termometro serve per misurare la temperatura.

MATRACCIO

Con il cronometro si può misurare la durata di un evento.

TERMOMETRO

CRONOMETRO

RIGA

A 14

Per misurare la lunghezza di un oggetto, si può usare la riga.

PIASTRA RISCALDANTE

CAPITOLO A1 • Pensare da scienziato

I vetrini servono per preparare campioni per il microscopio ottico, invece le capsule Petri per preparare colture cellulari.

SIRINGA VETRINO DA OROLOGIO

PIPETTA PASTEUR

PIPETTA GRADUATA

MICROSCOPIO OTTICO BACCHETTA SPATOLA CAPSULE PETRI

Per trasferire liquidi da un recipiente all’altro si possono usare pipette di vario tipo, siringhe o, in qualche caso, gli appositi contagocce contenuti nelle boccette.

Per trasferire solidi si possono usare le spatole che, insieme alle bacchette di vetro, sono molto utili anche per mescolare e agitare.

PESTELLO

Mortaio e pestello servono per ridurre in polvere un solido.

VETRINO COPRIOGGETTI

VETRINO PORTAOGGETTI

Con l’imbuto e la carta da filtro, si può separare un solido da un liquido.

MORTAIO

IMBUTO

CARTA DA FILTRO

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LEZIONE 3 • Fare e documentare la scienza

AUDIOLIBRO

La relazione scientifica Nella tua vita scolastica ti sarà capitato di scrivere relazioni su una gita, un’attività svolta in classe o a casa, oppure sulla visita a un museo. Come queste relazioni, una relazione scientifica è un testo informativo con descrizioni oggettive e senza espressioni colloquiali.

Quando si svolge un esperimento, in laboratorio o in qualsiasi altro luogo, bisogna ricordarsi di documentare; spesso è utile anche fare un disegno o uno schema di quello che si utilizza oppure, se possibile, scattare fotografie o girare brevi video. È bene scrivere sempre la relazione subito dopo che si è svolta un’esperienza, per ricordare quello che si è fatto, come lo si è fatto e quali sono i risultati ottenuti. Proprio per questo, durante l’esperimento è importante prendere appunti: scrivere che cosa si sta usando, segnarsi eventuali misure e descrivere brevemente le operazioni eseguite e le osservazioni fatte; se, per esempio, mescoli due liquidi, osserva e segna che cosa accade e se ci sono cambiamenti. Una relazione scientifica dettagliata permette ad altri di ripetere l’esperimento.

Per scrivere una relazione scientifica, è utile seguire uno schema che richiama le fasi del metodo scientifico.

1 Titolo della relazione Il titolo può essere assegnato dall’insegnante oppure scelto da te.

2 Osservazione del fenomeno e dati conosciuti Questa parte può essere accorpata allo «Scopo dell’esperienza». Se presente, contestualizza il fenomeno da osservare e riassume i dati conosciuti (per esempio, perché sono già stati studiati).

6 Procedimento Descrivi brevemente ma in modo completo la sequenza delle azioni effettuate. Devi fornire i particolari necessari perché l’esperimento possa essere ripetuto da altri. É possibile inserire anche disegni o fotografie. Puoi anche contestualizzare la relazione, specificando quando e dove si svolge.

7 Analisi dei dati e di quanto ottenuto I dati raccolti possono essere organizzati in tabelle e grafici per potere essere letti e interpretati anche a colpo d’occhio.

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5 Materiali Qui occorre inserire un elenco con i materiali che servono per l’esperimento

3 Scopo dell’esperienza In questa parte va scritta la domanda a cui si vuole rispondere e che cosa si intende dimostrare o verificare.

4 Ipotesi Anche questa parte può essere inglobata nello «Scopo dell’esperienza».

8 Conclusioni In questa parte devi stabilire se l’esperimento è riuscito, cioè se hai risposto alla domanda iniziale. Può accadere che l’esperimento non abbia portato il risultato atteso: in tal caso, cerca di capire che cosa può esserci stato di sbagliato e scrivilo nella relazione. Spesso è utile anche fare qualche riferimento più generale alla teoria.

CAPITOLO A1 • Pensare da scienziato

1 Titolo della relazione Chi ha morso la sedia sdraio?

2 Osservazione del fenomeno e dati conosciuti La sedia sdraio del signor Rossi è lacerata: si notano in particolare tre coppie di fori dovuti a due oggetti affilati e sottili molto ravvicinati e posti a distanze fisse. Nei dintorni non ci sono animali selvatici; gli unici due animali che hanno accesso al giardino sono i cani Pippo e Bau. Entrambi hanno i canini molto più sporgenti degli altri denti e potrebbero essere stati proprio dei denti a provocare i fori.

3 Scopo dell’esperienza È possibile individuare il colpevole della distruzione della sedia sdraio confrontando la distanza tra i fori sulla sdraio con le distanze tra i canini di Pippo e di Bau? 4 Ipotesi Le ipotesi sono tre: 1. è stata Bau; 2. è stato Pippo; 3. non è possibile stabilire se è stato Pippo, se è stata Bau o se il colpevole è un altro.

5 Materiali un righello • le dentature di Pippo e Bau • la sedia sdraio lacerata 6 Procedimento Questa esperienza si è svolta il giorno 18 aprile 2021, nel giardino del signor Rossi.

Con un righello si misurano le distanze dei canini superiori dei due cani e quelle dei canini inferiori, mentre una persona tiene fermi i due animali.

Si misurano poi le distanze tra i fori sulla sedia sdraio nelle tre coppie.

BAU

PIPPO

Sei nel giardino del signor Rossi: la sua sedia sdraio è lacerata e Rossi dà la colpa a Pippo, che è il cane del signor Bianchi, il suo vicino.

Invece Bianchi dice che è sicuramente stata Bau, la cagna del signor Rossi.

Il tuo compito è progettare un esperimento per capire che cosa è successo, e scriverne la relazione.

Chiedi a Bianchi e Rossi di tenere fermi i loro cani, di aprirgli leggermente la bocca e insieme misurate la distanza tra i canini superiori e inferiori di entrambi i cani.

Poi, con il righello misuri la distanza tra i fori visibili sulla sedia sdraio: non ti accontenti di una sola coppia di fori, per avere la certezza che tutte le tre coppie siano alla stessa distanza. Ripeti ogni misura almeno 3 volte.

7 Analisi dei dati e di quanto ottenuto Si riportano i risultati in tabella.

Pippo Bau fori sulla sedia sdraio

misura 1

misura 2

misura 3

distanza fra i canini superiori

4,5 cm

4,4 cm

4,5 cm

distanza fra i canini inferiori

4,0 cm

4,2 cm

3,9 cm

distanza fra i canini superiori

3,8 cm

3,6 cm

3,7 cm

distanza fra i canini inferiori

3,2 cm

3,2 cm

3,3 cm

distanza fra i fori della prima coppia

3,5 cm

3,6 cm

3,5 cm

distanza fra i fori della seconda coppia

3,6 cm

3,6 cm

3,5 cm

distanza fra i fori della terza coppia

3,5 cm

3,6 cm

3,6 cm

Si nota che c’è una coincidenza tra la distanza dei canini superiori di Bau e la distanza tra i fori nella sedia sdraio.

Per confrontare al meglio i risultati ottenuti, decidi di riportare tutti i dati in una tabella: osservi che le distanze tra le coppie dei fori sono tutte molto simili e che sono quasi uguali alla distanza tra i canini superiori di Bau.

8 Conclusioni Sulla base della misura della distanza tra i due canini, è possibile confermare l’ipotesi 1: è stata Bau a lasciare i segni del suo morso sulla sdraio; è infatti molto improbabile che sia stato Pippo. In questo caso l’uso del metodo scientifico si è dimostrato utile per risolvere un mistero.

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COLLEGA I CONCETTI

IN LABORATORIO cosa si fa?

ESPERIMENTI Esperimenti Esperimenti

per farli, che cosa bisogna conoscere?

Norme di comportamento

RELAZIONE

Norme di comportamento

Reazione

quali sono le sue parti?

NORME Esperimenti DI Pericolo Esperimenti COMPORTAMENTO Esperimenti Pericolo

Norme di Norme di comportamento Normecomportamento di comportamento

PericoloPericolo Strumenti

Reazione

Reazione

Reazione

osservazione e dati conosciuti

Strumenti

Strumenti

Strumenti

ipotesi materiali

Pericolo

STRUMENTI

titolo

scopo dell’esperienza

Strumenti

SIMBOLI DI PERICOLO

Reazione

procedimento analisi dei dati conclusioni

SCOPRI SE HAI CAPITO

1 Vero o falso? Giustifica le risposte false. a. I recipienti che si usano in laboratorio sono tutti di vetro.

Il vetro Pyrex usato in laboratorio è più resistente alla temperatura rispetto al vetro dei bicchieri che usi in cucina.

Il materiale a cui si riferisce questo segnale è irritante.

V F

laboratorio scientifico: riconosci la vetreria sul banco e assegna il nome corretto a ciascun elemento. ....................................

V F ....................................

V F ....................................

In un recipiente tarato leggi la quantità di volume presente, anche se non è pieno fino alla massima capacità.

V F

Nelle conclusioni di una relazione è importante specificare se l’esperimento è riuscito e se ci è piaciuto, indicando le motivazioni.

V F

b. Una relazione scientifica è un testo informativo.

V F

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2 Osserva la seguente immagine di un

....................................

M E T T I A CON F R O N TO

Astronomia & astrologia

Aster significa «stella» e nómos «legge», quindi l’etimologia richiama le «leggi che governano le stelle».

Nelle università esistono Dipartimenti e Lauree in Astronomia.

ETIMOLOGIA

DOVE SI STUDIA

Aster significa «stella» e logos «discorso», quindi si parla di un discorso sulle stelle.

In Italia si può scegliere di approfondire l’astrologia frequentando corsi privati, senza alcun valore legale. In India esistono corsi di astrologia all’Università: lì è considerata una filosofia legata alla religione.

L’astronomia o astrofisica fa parte della fisica: oltre alla matematica e la fisica, un astronomo deve conoscere anche la chimica, la geologia, la biologia, l’ingegneria e l’analisi dei dati.

CONOSCENZE NECESSARIE

Non esiste un insieme di conoscenze che devono essere note sicuramente a un astrologo. Spesso gli astrologi mescolano i miti della cosmologia con qualche nozione sul Sistema solare.

L’astronomia è una scienza sperimentale a tutti gli effetti: usa il metodo scientifico con osservazione, ipotesi e verifiche sperimentali, condivisione delle scoperte e pubblicazione su riviste scientifiche.

MODO DI PROCEDERE DELLA DISCIPLINA

L’astrologia non è una scienza: gli astrologi fanno previsioni, non ipotesi, che quindi non sono mai verificate. Gli oroscopi sono spesso diversi gli uni dagli altri: le previsioni per ciascun segno zodiacale non sono quindi riproducibili.

Università, centri di ricerca, osservatori, aziende che progettano attività spaziali o strumenti ottici.

DOVE VIENE PRATICATA

Alcuni astrologi scrivono su riviste o intervengono in televisione con le loro previsioni. Il CIDA (Centro Italiano Discipline Astrologiche) è composto da «studiosi non professionisti».

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P E NSA S OS T E N I BI L E

AGENDA

2030

La medicina e il metodo scientifico La medicina moderna si basa un sistema di cure convalidate da numerosi esperimenti.

Nel corso dei secoli, in ogni cultura le persone hanno La sperimentazione medica escogitato una serie di metodi per prevenire o per curare Prima di venderli nelle farmacie, è necessario sperimenle malattie. Purtroppo molti di questi interventi di solito tare farmaci e terapie. La sperimentazione in medicina fanno più male che bene: pensa, per esempio, ai salasha però una caratteristica che la rende molto delicata e si con le sanguisughe (A), piccoli animali che succhiano il controversa: nelle fasi finali avviene sui pazienti, quindi sangue; in passato, si pensava che i salassi aiutassero a su persone vive. rimuovere gli «umori maligni».

Le sperimentazioni mediche sono regolate da norOggi la medicina ha fatto tanti progressi, ma come è me molto dettagliate. In particolare, è fondamentale dal possibile scoprire con precisione se un metodo o un farpunto di vista etico e dal punto di vista legale rispettare maco fanno bene o male? due principi: I progressi della medicina moderna de• secondo il principio del consenso, chi scerivano da valutazioni statistiche dei trattaL’uomo di Neanderthal glie di partecipare alla ricerca deve esseaveva scoperto le menti, che si basano quindi sull’analisi dei re informato sui possibili rischi e benefici, proprietà curative di dati, fatta con l’aiuto della matematica. Non e non deve essere costretto ad accettare, piante come l’achillea è possibile basarsi su un singolo caso per neanche per denaro. e la camomilla. capire se una cura è efficace.

• secondo il principio della beneficenza, la

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A sperimentazione può essere condotta solo se il suo obiettivo è quello di ottenere un beneficio per gli altri e, se possibile, anche per il paziente stesso; non si possono sottoporre persone a esperimenti solo «tanto per provare» oppure per soddisfare una curiosità.

B Anche in tempi molto recenti, purtroppo sono stati condotti esperimenti su gruppi di individui che non erano considerati persone al pari delle I vaccini per SARSaltre e che non avevano dato il loro consenso CoV-2 sono stati alla sperimentazione. Per esempio, nel sesviluppati in tempi record, anche perché colo scorso i medici nazisti hanno condotto tante persone si sono molte sperimentazioni sui prigionieri ebrei offerte volontarie per rinchiusi nei campi di concentramento. Più o la sperimentazione. meno negli stessi anni, negli Stati Uniti d’A-

merica sono state condotte sperimentazioni sui lavoratori di colore. In occasione della pandemia causata da SARS-CoV-2, moltissime persone si sono offerte volontariamente per la sperimentazione di farmaci e vaccini contro COVID-19.

Il doppio cieco Come si conduce un esperimento su tante persone?

Bisogna innanzitutto considerare l’effetto placebo: sapere di avere assunto un farmaco accelera la guarigione, perché il nostro organismo secerne delle sostanze curative. Quest’effetto è sfruttato in medicina perché in alcuni casi è sufficiente somministrare un placebo (una sostanza che in realtà non ha nessun effetto terapeutico) per ottenere la guarigione del paziente.

Immagina di essere un ricercatore che vuole confrontare l’efficacia di due farmaci diversi: il farmaco nuovo è più efficace di quello vecchio perché è davvero più potente? Oppure è perché quando il medico presenta l’esperimento, il paziente che riceve il farmaco vecchio pensa di star ricevendo la cura meno efficace? L’effetto placebo potrebbe influenzare l’intero esperimento: per questo, la ricerca medica fa esperimenti clinici in doppio cieco. In un esperimento in doppio cieco né i pazienti né i medici san-

no qual è il farmaco che il singolo paziente sta assumendo: il vecchio farmaco, il nuovo farmaco o addirittura un placebo.

Medico e paziente sono quindi entrambi ciechi: sapranno quale farmaco è stato somministrato solo al termine dell’esperimento.

Così i medici non sono influenzati da pregiudizi su vecchi e nuovi farmaci e i pazienti sono meno esposti al rischio dell’effetto placebo. Di conseguenza, i risultati ottenuti sono più affidabili.

Dalla sperimentazione al farmaco Tutti i farmaci che vengono messi in vendita hanno superato la sperimentazione su dei volontari e nel bugiardino (B) riportano una lista molto dettagliata di tutte le possibili controindicazioni ed effetti collaterali, redatta in base a quanto osservato nel corso della sperimentazione.

Nel caso in cui notassi qualche effetto strano mentre stai assumendo un farmaco, lo devi dire al tuo medico di famiglia o direttamente all’AIFA (l’Agenzia Italiana del Farmaco), per capire se può essere dovuto proprio all’assunzione di quella determinata medicina: la sperimentazione è avvenuta comunque su un numero limitato di persone e in un periodo limitato di tempo.

SPUNTI PER LA DISCUSSIONE IN CLASSE Dopo quello che hai letto, pensi che la medicina sia una scienza? Confrontati con i tuoi compagni e con l’insegnante.

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CAPITOLO A1 • Pensare da scienziato

RIPASSA

SINTESI IN 7 LINGUE

Che cos’è la scienza

Italiano Inglese Albanese Arabo Cinese Romeno Spagnolo

GUARDA!

Gli astronomi hanno dimostrato che la Terra gira intorno al Sole.

• La scienza osserva i fenomeni del mondo, si pone domande sul loro funzionamento e cerca di trovare delle risposte.

• Le scienze naturali si occupano dei diversi aspetti della natura: − la fisica studia la materia e l’energia; − la chimica studia le trasformazioni della materia; − la biologia studia gli esseri viventi; − la geologia studia la Terra; − l’astronomia studia l’Universo.

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Un metodo per la scienza

• La scienza si basa sul metodo scientifico.

• Le fasi del metodo scientifico sono:

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Fare e documentare la scienza

• In laboratorio si possono svolgere e documentare esperimenti scientifici.

• La relazione scientifica descrive l’esperimento ed è composta da:

OSSERVAZIONE DI UN FENOMENO

− titolo − osservazione e dati conosciuti − scopo dell’esperienza

IPOTESI

− ipotesi − materiali − procedimento

ESPERIMENTO

− analisi dei dati − conclusioni • Per poter fare un esperimento è importante conoscere:

ANALISI DEI DATI

L’IPOTESI È VERIFICATA?

NO

SÌ

− le norme di comportamento da seguire in laboratorio; − i materiali che si usano e le loro proprietà; − i possibili rischi e pericoli; − gli strumenti necessari.

CONCLUSIONI • Osservazioni ed esperimenti possono portare a scoperte scientifiche, cioè a nuove conoscenze su un fenomeno.

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Grazie al microscopio ottico, osserviamo oggetti e materiali invisibili a occhio nudo.