TEMPERATURA E CALORE
laboratorio didattico nel periodo febbraio-aprile

Classe terza E   -  dieci alunni  (fascia media)

Vi relaziono brevemente sull'esperienza di questo laboratorio, intrapreso con una classe non mia, non perché lo ritengo molto significativo ai fini di un'esperienza di insegnamento-apprendimento innovativa nell'ambito del progetto SENIS, quanto più perché ha messo in luce le difficoltà di interventi didattici, ormai spesso programmati nella scuola media, previsti per periodi limitati su classi non proprie, soprattutto se sono terze, ad anno scolastico ormai inoltrato.

L'obiettivo principale che mi sono posta, nel programmarlo (un po' per tentativi, all'inizio, visto che non conoscevo i ragazzi, i loro atteggiamenti, le loro conoscenze di base, ecc.) è stato quello di dare spazio ad attività che consentissero loro di ritornare su concetti studiati attraverso il libro di testo, senza alcuna esperienza di laboratorio, e li rielaborassero attraverso una metodologia diversa. Non di secondaria importanza nelle mie intenzioni era curare gli aspetti di collegamento con la Matematica, visto che si tratta di alunni di terza media.
Il percorso sul quale ho previsto di muovermi, con un atteggiamento di ricerca comune, a me e ai ragazzi, sono i seguenti:
 Temperatura e Calore  a confronto
- analisi delle  pre-conoscenze o misconoscenze degli allievi attraverso un questionario analogo a quello di Annalisa (lasciarli comporre liberamente almeno 5 frasi in cui sia utilizzata la parola temperatura, e altre cinque in cui sia utilizzata la parola calore)
- variazioni di temperatura per masse diverse della stessa sostanza, cui si somministra la stessa quantità di calore (calore e temperatura non sono la stessa grandezza)
- variazioni di temperatura per masse uguali di diverse sostanze, cui si somministra la stessa quantità di calore (ogni sostanza ha un suo calore specifico)
- i passaggi di stato e la temperatura
- mescolanze di sostanze e masse a temperature diverse - equilibrio termico
- evidenziazione di moti più intensi di particelle in acqua durante il riscaldamento e l'ebollizione
- modelli spontanei per interpretare alcuni fenomeni termici.

Avevo in testa una mappa dei concetti, ma la sequenzialità nella scelta del percorso da proporre sta emergendo naturalmente dalle esperienze fatte, e ci lasciamo trainare lungo una traccia che sono le stesse nostre attività a delineare.
Per esempio, l'esperienza  attraverso la quale avrei voluto introdurre aspetti più quantitativi sul calore (calore specifico, problemi di previsione sulle temperature in base alla quantità di calore somministrato) era quella delle sostanze diverse sulle quali si riscontrano diverse temperature somministrando la stessa quantità di calore. Non avevo quel giorno a disposizione, a scuola, molte sostanze su cui provare: ho trovato dell'alcool e una bottiglia di petrolio. Sui risultati c'è stato un effetto-sorpresa che ha dirottato il mio successivo intervento su altri problemi. La sorpresa ha messo in luce anche le potenzialità dell'utilizzo dei grafici on-line. Infatti, la possibilità di esaltare variazioni anche minime della temperatura con l'uso dell'autoscala, o dello zoom, ci ha consentito di vedere che il grafico dell'alcool presentava prima un abbassamento, poi una stabilizzazione, poi un aumento della temperatura, mentre quello del petrolio aveva un andamento  più regolare nell'incremento della temperatura. Ci siamo chiesti il perché, e l'idea dell'evaporazione non è stata spontanea nei ragazzi. Allora abbiamo preso uno strofinaccio asciutto, gli abbiamo avvicinato un sensore di temperatura, lo abbiamo bagnato e abbiamo visto il lieve abbassamento della temperatura, che in quel caso è stato attribuito dai ragazzi all'evaporazione perché il fenomeno era per loro più familiare.
Poiché non ho molto tempo, e poiché l'interesse per la sperimentazione di una metodologia nuova per me è fortemente compromesso in una classe dove non è stata costruita l'abitudine a problematizzare, a discutere, ma dove gli allievi si pongono passivamente di fronte ad un apprendimento di tipo ripetitivo, credo che taglierò su una serie di attività relative ai passaggi di stato, e cercherò di farli lavorare sugli aspetti quantitativi, passando ai problemi riguardanti l'equilibrio termico. La cosa mi sembra importante anche sul piano concettuale, perché loro hanno imparato dai libri che ci sono molecole in movimento, che il calore è una forma di energia, ma forse potrebbe servire impostare delle esperienze dove la frase "somministrare calore", che in qualche modo consolida l'idea di qualche cosa di materiale che entra o esce dai corpi, venga soppiantata dall'idea che  assistiamo sempre ad un trasferimento di calore tra i corpi.
Abbiamo iniziato con l'osservare della segatura nell'acqua che si riscaldava, rilevando i moti sempre più intensi dei pezzettini in sospensione, man mano che l'acqua si riscaldava: ciò li ha convinti anche, visto che la segatura si agitava come se ci fosse un cucchiaino che la girasse all'interno del bicchiere, che in qualche modo il calore svolgeva il ruolo del cucchiaino, e che il suo effetto si traduceva in energia meccanica sulla segatura.
 Con Annalisa riflettevamo sul fatto che i ragazzi dichiarano tutti che calore e temperatura non sono la stessa cosa, ma hanno difficoltà ad argomentare per spiegare la differenza. Di fatto, sanno costruire correttamente  frasi che parlano della temperatura più di quelle che parlano di calore. Ciò a mio giudizio non deve stupire: la misura della temperatura per loro è un'operazione molto più familiare che non quella del calore; in ogni caso si quantifica il trasferimento di calore da un corpo all'altro, ma è molto più facile da percepire l'effetto sui corpi in termini di temperatura.
Sospendo per ora il mio racconto, e mi scuso per avere scelto ancora una volta la forma discorsiva, perché non ho ancora provato le attività di cui accennavo, alle quali comunque penso di avvicinarmi nella maniera proposta da Luciana (masse uguali a diversa temperatura, di acqua, messe a contatto, ecc.).
Ritorno a spiegare il perché di quanto dichiaravo all'inizio, e che cioè questo laboratorio non mi soddisfa:
- i ragazzi sembrano convinti di non avere niente da scoprire, perché è una tema già studiato (non hanno fatto alcuna attività sperimentale, né ragionato su alcuna formula, hanno solo imparato dal libro di testo);
- non sono abituati alla discussione, a riflettere sulle attività fatte, a cercare spiegazioni, e quindi si distraggono, partecipano molto poco anche alla proposta di formalizzare insieme il verbale di quanto facciamo;
- gli aspetti matematici che vorrei in qualche modo curare si fondano anche in questo caso su un addestramento al calcolo e all'utilizzo di formule, più che su un utilizzo consapevole e ragionato delle tecniche, al fine di affrontare problemi e tentare di risolverli.
Aspetto di avere i risultati di questo secondo aspetto della metodologia, in quanto mi piacerebbe farli lavorare sulla risoluzione di problemi, utlizzando formule in qualche modo "trovate" insieme attraverso una formalizzazione delle loro previsioni, però mi sembra già di poter affermare che un'attività laboratoriale spersonalizzata rispetto alla figura dell'insegnante e praticata su gruppi diversi da un gruppo classe, soprattutto in terza media, si pone male. Forse in questa fascia d'età gli alunni sono ancora troppo vincolati alla metodologia più ricorrente nella classe, troppo legati ai comportamenti indotti dal loro insegnante, che peraltro si sono fin troppo consolidati nel triennio, o forse tutto dipende dalle classi. Io stessa sono riuscita a fare in classi che erano state mie dalla prima, le stesse cose in maniera soddisfacente in alcuni casi; in altri proporre la discussione, devolvendo il più possibile l'interpretazione dei fenomeni è stato poco soddisfacente. Io sono un po' scoraggiata perché lavoro da anni in una scuola che ha un'utenza pesante, i ragazzi respirano un'atmosfera squallida da un punto di vista culturale, e la scuola a mio giudizio non riesce a porsi in maniera propositiva per cambiare questa realtà. Però al momento c'è anche molta confusione nella messa in atto di strutture orarie (classi aperte, laboratori, ecc,) che prevederebbero nella scuola la condivisione di una cultura diversa nelle metodologie didattiche da adottare, metodologie che si scontrano ancora con un insegnamento tradizionale e il più delle volte  inefficace.