LICEO SCIENTIFICO STATALE "GALILEO GALILEI" TRIESTE - DIPARTIMENTO GALILEO DISCIPLINA: MATEMATICA DISCIPLINA: FISICA
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LICEO SCIENTIFICO STATALE
“GALILEO GALILEI”
TRIESTE
DIPARTIMENTO GALILEO
DISCIPLINA: MATEMATICA
DISCIPLINA: FISICA
SECONDO BIENNIO E QUINTO ANNO
CONOSCENZE E COMPETENZE GENERALI
LIVELLI DI CONOSCENZA E DI COMPETENZA
1INTRODUZIONE Il riordino dei quadri orario per il liceo scientifico di ordinamento e per quello delle scienze applicate ha indotto ad una profonda modifica della programmazione nell’insegnamento di tutte le discipline e in particolare della matematica, fisica e informatica. Si è resa quindi necessaria una riscrittura degli obiettivi in termini di competenze sulla quale formulare un piano di lavoro operativo per i docenti alle prese con questa importante novità. La proposta che segue parte dalla condivisione che nello sviluppo cognitivo dell’alunno/a le competenze generali delle discipline scientifiche, cioè le operazioni del pensiero che vanno sviluppate, sono le medesime che sviluppano le altre discipline: astrarre, confrontare, comprendere testi e problemi, comunicare con chiarezza padroneggiando il lessico tecnico, progettare, fare ipotesi e dimostrarne la verità o rigettarle come false non sono operazioni della mente che appartengano ad una disciplina più che ad un’altra, ma al contrario sono operazioni che tutte le discipline sviluppano o possono sviluppare, ciascuna nel proprio ambito specifico e con gli oggetti (conoscenze e procedure) che le sono propri: le competenze sono infatti una sintesi di abilità e conoscenze. Per le stesse ragioni, dal biennio al triennio le competenze non mutano, mutano i gradienti di difficoltà e i contenuti specifici di ciascun anno di corso: i curricoli perciò, come i curricoli delle altre materie, vanno anche letti in verticale. Questo faciliterà, inoltre, gli studenti, con il cambio di insegnante nel passaggio dal biennio al triennio, a rileggere, a ritrovare e trasferire le competenze acquisite pur attraverso modalità di esposizione differenti. L’obiettivo ultimo è migliorare l’insegnamento per migliorare l’apprendimento, rendendo il primo più consapevole degli strumenti di cui può disporre per sostenere il secondo. Solo così, di fronte ad un alunno che in alcune materie mostrerà difficoltà non perché o non solo perché non conosce sufficientemente i contenuti, ma perché pur conoscendoli “teoricamente” non riesce ad applicarli efficacemente, tutti gli insegnanti potranno dare il proprio contributo, con esercizi mirati, per potenziare la capacità cognitiva che risulta carente, sia essa l’analisi, la sintesi, la selezione dei dati pertinenti o qualsiasi altra. In questa prospettiva, l’alunno/a non è colui o colei che deve semplicemente acquisire delle nozioni: è colui o colei che deve imparare a servirsi di tali nozioni per risolvere problemi, con un’autonomia sempre maggiore. In una parola, l’alunno/a è più protagonista del proprio apprendimento, come 2
l’insegnante non è semplicemente colui/colei che trasmette, ma che aiuta l’allievo/o nel processo di comprensione ed elaborazione. Di conseguenza, la metodologia che meglio può aiutare è quella laboratoriale, intendendo per “laboratorio” non solo e non tanto un luogo fisico, ma un modo di lavorare, fondato sull’interazione continua fra insegnante e alunni e fra gli alunni tra loro. Inoltre è particolarmente importante la percezione del carattere delle discipline scientifiche come parte integrante ed essenziale del percorso storico dell’umanità e del suo pensiero. Le Indicazioni Nazionali per il Liceo Scientifico infatti recitano per la matematica esplicitamente che, alla fine del percorso liceale, “lo studente avrà acquisito una visione storico-critica dei rapporti tra le tematiche principali del pensiero matematico e il contesto filosofico, scientifico e tecnologico. In particolare, avrà acquisito il senso e la portata dei tre principali momenti che caratterizzano la formazione del pensiero matematico: la matematica nella civiltà greca, il calcolo infinitesimale che nasce con la rivoluzione scientifica del Seicento e che porta alla matematizzazione del mondo fisico, la svolta che prende le mosse dal razionalismo illuministico e che conduce alla formazione della matematica moderna e a un nuovo processo di matematizzazione che investe nuovi campi (tecnologia, scienze sociali, economiche, biologiche) e che ha cambiato il volto della conoscenza scientifica.” Per l'insegnamento della fisica, si dice che al termine del percorso liceale “lo studente avrà appreso i concetti fondamentali della fisica, acquisendo consapevolezza del valore culturale della disciplina e della sua evoluzione storica ed epistemologica” ..........….... “ lo studente avrà la consapevolezza dei vari aspetti del metodo sperimentale, dove l’esperimento è inteso come interrogazione ragionata dei fenomeni naturali, analisi critica dei dati e dell'affidabilità di un processo di misura, costruzione e/o validazione di modelli; comprendere e valutare le scelte scientifiche e tecnologiche che interessano la società in cui vive.” Per l'insegnamento dell'informatica si legge “.....l’insegnamento deve contemperare diversi obiettivi: comprendere i principali fondamenti teorici delle scienze dell’informazione, acquisire la padronanza di strumenti dell’informatica, utilizzare tali strumenti per la soluzione di problemi significativi in generale, ma in particolare connessi allo studio delle altre discipline, acquisire la consapevolezza dei vantaggi e dei limiti dell’uso degli strumenti e dei metodi informatici e delle conseguenze sociali e culturali di tale uso” 3
Riportiamo infine quanto segue dalle “Indicazioni nazionali per il liceo scientifico” come
paradigma per la costruzione del percorso didattico anche in matematica:
Gli studenti, a conclusione del percorso di studio, oltre a raggiungere i risultati di apprendimento
comuni, dovranno:
• aver acquisito una formazione culturale equilibrata nei due versanti linguistico-storico-
filosofico e scientifico; comprendere i nodi fondamentali dello sviluppo del pensiero, anche
in dimensione storica, e i nessi tra i metodi di conoscenza propri della matematica e delle
scienze sperimentali e quelli propri dell’indagine di tipo umanistico;
• saper cogliere i rapporti tra il pensiero scientifico e la riflessione filosofica;
• comprendere le strutture portanti dei procedimenti argomentativi e dimostrativi della
matematica, anche attraverso la padronanza del linguaggio logico-formale; usarle in
particolare nell’individuare e risolvere problemi di varia natura;
• saper utilizzare strumenti di calcolo e di rappresentazione per la modellizzazione e la
risoluzione di problemi;
• aver raggiunto una conoscenza sicura dei contenuti fondamentali delle scienze fisiche e
naturali (chimica, biologia, scienze della terra, astronomia) e, anche attraverso l’uso
sistematico del laboratorio, una padronanza dei linguaggi specifici e dei metodi di indagine
propri delle scienze sperimentali;
• essere consapevoli delle ragioni che hanno prodotto lo sviluppo scientifico e tecnologico
nel tempo, in relazione ai bisogni e alle domande di conoscenza dei diversi contesti, con
attenzione critica alle dimensioni tecnico-applicative ed etiche delle conquiste scientifiche,
in particolare quelle più recenti;
• saper cogliere la potenzialità delle applicazioni dei risultati scientifici nella vita quotidiana.
4COMPETENZE DI ASSE
Secondo biennio
Materia:Matematica
LICEO SCIENTIFICO
ASSE DEI LINGUAGGI
Padroneggiare gli strumenti espressivi ed argomentativi indispensabili per gestire
l’interazione comunicativa verbale in vari contesti
• Utilizzare in modo appropriato gli strumenti espressivi, (anche quelli tipici della disciplina)
per la comunicazione orale con un linguaggio appropriato, sintetico, articolato con
coerenza, logica e pertinenza
• Utilizzare diversi registri comunicativi
Leggere, comprendere ed interpretare testi scritti di vario tipo
• Ricavare le informazioni specifiche di disciplina dalla corretta interpretazione del testo in
adozione
• individuare informazioni specifiche in testi scritti (anche tabelle e grafici)
• isolare le informazioni richieste o pertinenti al compito
• comprendere i linguaggi simbolici
Produrre testi di vario tipo in relazione ai vari scopi comunicativi
−produrre schemi e mappe concettuali per sintetizzare informazioni
−prendere appunti e redigere sintesi
−Produrre testi corretti e coerenti adeguati alle diverse situazioni comunicative
−produrre tabelle di dati e grafici
Utilizzare testi multimediali
− utilizzare le tecnologie informatiche nella ricerca di informazioni, nella rielaborazione di
dati
− Individuare ed utilizzare fonti di informazione accreditate tramite un uso consapevole della
rete
ASSE STORICO-SOCIALE
Comprendere il cambiamento e la diversità dei tempi storici in una dimensione
diacronica attraverso il confronto fra epoche.
• Essere consapevoli della dimensione storica dello sviluppo del pensiero scientifico avendo
recepito il carattere dinamico del suo evolversi
• Individuare i momenti significativi e gli strumenti che hanno caratterizzato lo sviluppo del
pensiero matematico nel corso della storia
5COMPETENZE DI ASSE
CLASSE III
LICEO SCIENTIFICO
LICEO SCIENZE APPLICATE
ASSE MATEMATICO
• Utilizzare le tecniche e le procedure del calcolo algebrico, rappresentandole anche sotto forma
grafica
ABILITÀ
− Risolvere equazioni e disequazioni di secondo grado e digrado superiore.
− Risolvere equazioni e disequazioni irrazionali.
− Risolvere equazioni e disequazioni con valori assoluti
− Semplificare espressioni contenenti esponenziali e logaritmi, applicando in particolare le
proprietà dei logaritmi.
− Risolvere semplici equazioni esponenziali e logaritmiche
− Tracciare il grafico di funzioni esponenziali e logaritmiche mediante l'utilizzo di opportune
trasformazioni geometriche.
• Confrontare ed analizzare figure geometriche, individuando invarianti e relazioni
ABILITÀ
− Rappresentare nel piano cartesiano una conica di data equazione e conoscere il significato dei
parametri dell'equazione
− Scrivere l'equazione di una conica, date alcune condizioni.
− Risolvere semplici problemi su rette e coniche
− Determinare l'equazione di un luogo geometrico nel piano cartesiano.
• Analizzare dati ed interpretarli sviluppando deduzioni e ragionamenti sugli stessi anche con
l’ausilio di rappresentazioni grafiche, usando consapevolmente gli strumenti di calcolo
ABILITÀ
Calcolare valori medi e misure di variabilità di una distribuzione
• Individuare le strategie appropriate per la soluzione di problemi
ABILITÀ
6− Risolvere equazioni e disequazioni irrazionali.
− Risolvere equazioni e disequazioni con valori assoluti.
− Costruire modelli di crescita o decrescita esponenziale.
− Costruire modelli matematici per descrivere le orbite dei pianeti
7COMPETENZE DI ASSE
Secondo biennio
Materia: Fisica
LICEO SCIENTIFICO
ASSE DEI LINGUAGGI
• Padroneggiare gli strumenti espressivi ed argomentativi indispensabili per
gestire l’interazione comunicativa verbale in vari contesti
− Utilizzare in modo appropriato gli strumenti espressivi, (anche quelli tipici della disciplina)
per la comunicazione orale con un linguaggio appropriato, sintetico, articolato con
coerenza, logica e pertinenza
− Utilizzare diversi registri comunicativi
• Leggere, comprendere ed interpretare testi scritti di vario tipo
− Ricavare le informazioni specifiche di disciplina dalla corretta interpretazione del testo in
adozione
− individuare informazioni specifiche in testi scritti (anche tabelle e grafici)
− isolare le informazioni richieste o pertinenti al compito
− comprendere i linguaggi simbolici
• Produrre testi di vario tipo in relazione ai vari scopi comunicativi
− produrre schemi e mappe concettuali per sintetizzare informazioni
− prendere appunti e redigere sintesi e relazioni
− Produrre testi corretti e coerenti adeguati alle diverse situazioni comunicative
− produrre tabelle di dati e grafici
• Utilizzare la lingua inglese per scopi comunicativi e operativi (docenti CLIL)
comprendere i punti principali di messaggi e annunci semplici e chiari su argomenti di interesse
scientifico
Conoscere e saper utilizzare la terminologia specifica per la descrizione dei fenomeni e per la
soluzione di problemi
• Utilizzare e produrre testi multimediali
− utilizzare le tecnologie informatiche nella ricerca di informazioni, nella
rielaborazione di dati
− Individuare ed utilizzare fonti di informazione accreditate tramite un uso
consapevole della rete
ASSE MATEMATICO
• Utilizzare le tecniche e le procedure del calcolo matematico, rappresentandole anche
sotto forma grafica
- Risolvere problemi proponendo percorsi logici e coerenti e utilizzando il calcolo algebrico
- Utilizzare elementi di trigonometria e analisi nell’applicazione delle leggi fisiche alla
soluzione dei problemi
- Utilizzare funzioni logaritmiche e esponenziali
• Confrontare ed analizzare figure geometriche, individuando invarianti e relazioni
8− Utilizzare i fondamenti della geometria analitica per lo studio e l’applicazione delle leggi
fisiche
• Analizzare dati ed interpretarli sviluppando deduzioni e ragionamenti sugli stessi
anche con l’ausilio di rappresentazioni grafiche, usando consapevolmente gli
strumenti di calcolo e le potenzialità offerte da applicazioni specifiche di tipo
informatico
− Analizzare un campione di dati usando gli elementi base del calcolo statistico
- Leggere i grafici ed individuare la relazione esistente tra le grandezze analizzate
- Interpretare i dati sperimentali per individuare le proprietà di un dato fenomeno
ASSE SCIENTIFICO-TECNOLOGICO
• Osservare, descrivere, analizzare fenomeni appartenenti alla realtà naturale e
artificiale e riconoscere nelle sue varie forme i concetti di sistema e complessità
− Osservare, descrivere ed analizzare i fenomeni tramite un approccio conoscitivo basato sul
rispetto dei fatti e sulla ricerca di un riscontro obiettivo delle proprie ipotesi interpretative
− affrontare a livello critico situazioni problematiche di varia natura, tratte anche da
esperienze quotidiane, scegliendo in modo flessibile e personalizzato le strategie di
risoluzione
− eseguire e/o progettare esperimenti in laboratorio applicando i procedimenti tipici
dell’indagine scientifica, che si articolano in un continuo rapporto tra modello teorico e
realtà sperimentale.
− Utilizzare le tecnologie informatiche per reperire informazioni, eseguire esperimenti,
rappresentare graficamente ed elaborare dati, comporre testi scritti, comunicare i risultati
del proprio lavoro
− essere consapevole delle potenzialità e dei limiti di scienza e tecnologia
• Analizzare qualitativamente e quantitativamente fenomeni legati alle trasformazioni
di energia a partire dall’esperienza
− essere consapevoli dei possibili impatti sull’ambiente naturale dei modi di produzione e di
utilizzazione dell’energia nell’ambito quotidiano
− saper descrivere in termini di conservazione e di trasformazione di energia i fenomeni
meccanici estendendo lo studio a sistemi di corpi
• Essere consapevoli delle potenzialità e dei limiti delle tecnologie nel contesto culturale e
sociale in cui vengono applicate
- Riconoscere il ruolo della tecnologia nella vita quotidiana
-Progettare e realizzare percorsi risolutivi di problemi pratici
ASSE STORICO-SOCIALE
• Comprendere il cambiamento e la diversità dei tempi storici in una dimensione
diacronica attraverso il confronto fra epoche e in una dimensione sincronica
attraverso il confronto fra aree geografiche e culturali
− Essere consapevoli della dimensione storica dello sviluppo del pensiero scientifico avendo
recepito il carattere dinamico del suo evolversi
− Individuare i momenti significativi e gli strumenti che hanno caratterizzato lo sviluppo
tecnico-scientifico nel corso della storia
9• Collocare l’esperienza personale in un sistema di regole fondato sul reciproco
riconoscimento dei diritti garantiti dalla Costituzione, a tutela della persona, della
collettività e dell’ambiente
− adottare nella vita quotidiana comportamenti responsabili per la tutela e il rispetto delle persone
e dell’ambiente
− stabilire rapporti di collaborazione e di apprendimento con i compagni e gli insegnanti
COMPETENZE ABILITÀ E CONTENUTI
Quanto riportato, rappresenta una possibile suddivisione dei contenti del secondo biennio fra la
classe terza e la classe quarta, i singoli docenti nelle loro programmazioni, sono ovviamente liberi
di adattare e modificare la suddivisione, in base alle esigenze didattiche, fermo restando lo
svolgimento degli argomenti al fine del conseguimento degli obiettivi prefissati.
CLASSE III
ABILITÀ CONOSCENZE COMPETENZE
TEMA 1: LE GRANDEZZE E IL MOTO
− Distinguere grandezze fondamentali e − Il sistema di riferimento fisico Asse scientifico
derivate. tecnologico a)
− Posizione e distanza Asse matematico a),
− Comprendere e interpretare un c)
diagramma orario − La velocità Asse dei linguaggi
a), b), c)
− Definire i concetti di velocità e − L’accelerazione
accelerazione. − La traiettoria
− Distinguere i concetti di posizione e − La legge oraria
spostamento nello spazio.
− Moti in una sola dimensione
− Distinguere i concetti di istante e (rettilineo uniforme e
intervallo di tempo. uniformemente accelerato)
− Comprendere il concetto di sistema di − Moti bidimensionali (moto
riferimento. parabolico, moto circolare
− Distinguere tra grandezze scalari e uniforme)
vettoriali. − Moto armonico
− Utilizzare le funzioni trigonometriche.
− Riconoscere le caratteristiche del moto
10rettilineo uniforme e del moto
uniformemente accelerato.
− Ragionare in termini di grandezze
cinematiche lineari e angolari (s,v,α,ω).
− Mettere in evidenza la relazione tra
moto armonico e moto circolare
uniforme.
− Ricavare le leggi della posizione della
velocità e dell’accelerazione, in
funzione del tempo, nei moti rettilineo
uniforme e rettilineo uniformemente
accelerato.
− Individuare le caratteristiche del moto
parabolico ed esaminare la possibilità di
scomporre un determinato moto in altri
più semplici.
− Analizzare i moti rettilinei, uniforme e
uniformemente accelerato, attraverso
grafici s-t, v-t e a-t.
TEMA 2 : I PRINCIPI DELLA DINAMICA E LA RELATIVITA’ GALILEIANA
− Saper ricostruire il percorso storico e i I principi della dinamica e la Asse scientifico
fatti sperimentali che hanno portato alla relatività galileiana tecnologico a), c)
formulazione dei principi della − Il principio d'inerzia Asse matematico a),
c)
dinamica.
− Sistemi di riferimento inerziali. Asse dei linguaggi
a), b), c)
− Identificare i sistemi di riferimento
− Il principio di relatività Asse storico sociale
inerziali. a)
galileiana
− Individuare l'ambito di validità delle
− Il secondo principio della
trasformazioni di Galileo.
dinamica.
− Ragionare sul principio di relatività
− Il terzo principio della dinamica
galileiana.
− Formalizzare il secondo principio della
dinamica.
− Analizzare l'interazione fra due corpi
per pervenire alla formulazione del terzo
11principio della dinamica
TEMA 3: APPLICAZIONI DEI PRINCIPI DELLA DINAMICA
− Individuare il ruolo della forza − Forza peso Asse scientifico
centripeta nel moto circolare uniforme. tecnologico a), c)
− Forza centripeta Asse matematico a),
− Analizzare il concetto di forza c)
apparente. − Forze apparenti Asse dei linguaggi
a), b), c)
− Riconoscere le caratteristiche della − Forze vincolari
condizione di mancanza di peso. − Il diagramma delle forze
− Identificare il concetto di vincolo. − Corpi rigidi
− Analizzare il moto dei sistemi − Momento di una forza
complessi con il ricorso al diagramma
delle forze. − Il momento di una coppia di
forze
− Osservare il moto di una massa
attaccata a una molla e di un pendolo − Equilibrio di un corpo rigido
che compie piccole oscillazioni.
− Definire le caratteristiche del prodotto
scalare e del prodotto vettoriale.
− Definire il vettore momento di una
forza.
− Esprimere le relazioni matematiche
relative al moto armonico di una molla e
di un pendolo.
− Ragionare sul concetto di corpo rigido
e studiarne le condizioni di equilibrio,
anche nel caso di rotazioni (momento di
12una forza).
TEMA 4: IL LAVORO E L’ENERGIA
− Mettere in relazione l’applicazione di − Il lavoro di una forza Asse scientifico
una forza su un corpo e lo spostamento tecnologico a), b)
conseguente. − La potenza Asse matematico a),
c)
− Analizzare la relazione tra lavoro − L'energia cinetica Asse dei linguaggi
a), b), c)
prodotto e intervallo di tempo − Forze conservative e non
impiegato.
− L'energia potenziale
− Identificare le forze conservative e le gravitazionale, elastica
forze non conservative.
− Conservazione dell'energia
− Realizzare il percorso logico e meccanica
matematico che porta dal lavoro
all’energia cinetica, all’energia
potenziale gravitazionale e all’energia
potenziale elastica.
− Formulare il principio di conservazione
dell’energia meccanica e dell’energia
totale
− Essere consapevoli dell’utilizzo
dell’energia nelle situazioni reali.
TEMA 5: LA QUANTITA’ DI MOTO E IL MOMENTO ANGOLARE
13− Identificare i vettori quantità di moto La quantità di moto e il momento Asse dei linguaggi
di un corpo e impulso di una forza. angolare a), b), c)
− La quantità di moto e la sua Asse scientifico
− Creare piccoli esperimenti che conservazione tecnologico a)
indichino quali grandezze all’interno Asse matematico a),
di un sistema fisico si conservano. − L'impulso di una forza. c)
− Definire il vettore momento angolare. − I principi della dinamica e la
legge di conservazione della
− Formulare il teorema dell’impulso a quantità di moto
partire dalla seconda legge della
dinamica. − Urti
− Ragionare in termini di forza d’urto. − Il momento angolare
− Definire la legge di conservazione della − Conservazione e variazione del
quantità di moto in relazione ai principi momento angolare
della dinamica.
− Il momento di inerzia
− Affrontare il problema degli urti, su una
retta e obliqui.
− Identificare il concetto di centro di massa
di sistemi isolati e non.
− Interpretare l’analogia formale tra il
secondo principio della dinamica e il
momento angolare, espresso in funzione
del momento d’inerzia di un corpo.
− Finalizzare la conservazione delle
grandezze fisiche in riferimento ai
problemi da affrontare e risolvere.
TEMA 6: LA GRAVITAZIONE
14− Descrivere i moti dei corpi celesti e La gravitazione Asse dei linguaggi
individuare la causa dei comportamenti − Le leggi di Kepler a), b), c)
osservati. Asse scientifico
− La gravitazione universale tecnologico a)
− Analizzare il moto dei satelliti e Asse matematico a),
− Massa gravitazionale e inerziale b),c)
descrivere i vari tipi di orbite.
Asse storico sociale
− Il moto dei satelliti a)
− Descrivere l’azione delle forze a
distanza in funzione del concetto di − Il campo gravitazionale
campo gravitazionale.
− l'energia potenziale
− Mettere in relazione fenomeni osservati gravitazionale
e leggi fisiche.
− La forza di gravità e l a
− Formulare la legge di gravitazione conservazione dell'energia
universale. meccanica
− Interpretare le leggi di Keplero in
funzione dei principi della dinamica e
della legge di gravitazione universale.
− Descrivere l’energia potenziale
gravitazionale in funzione della legge di
gravitazione universale.
− Mettere in relazione la forza di gravità e
la conservazione dell’energia
meccanica.
− Studiare il moto dei corpi in relazione
alle forze agenti.
TEMA 7: LA DINAMICA DEI FLUIDI
− Ragionare sull’attrito nei fluidi. − La corrente in un fluido Asse dei linguaggi
a), b), c)
− Analizzare il moto di un liquido in una − l'equazione di continuità Asse scientifico
conduttura. tecnologico a), c)
− L'equazione di Bernoulli Asse matematico
− Esprimere il teorema di Bernoulli, a),c)
sottolineandone l’aspetto di legge di − L'effetto Venturi Asse storico sociale
conservazione. a)
− L'attrito in un fluido
− Ragionare sul movimento ordinato di un − La caduta in un fluido
fluido.
− Riconoscere a cosa può essere assimilato
il sistema idrico di un acquedotto.
15il sistema idrico di un acquedotto. 16
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