Area Scientifica

BIENNIO

Topografia

Nel secondo anno viene organizzato uno stage della durata di otto-dieci giorni, durante il quale l’intera classe effettua una serie di misurazioni con strumenti di precisione di una zona di terreno fino alla realizzazione, da parte di ciascun ragazzo, di una mappa in scala.

L’epoca di topografia si propone fra l’altro di:

  • Far sperimentare concretamente questioni di matematica ed in particolare di trigonometria.
  • Abituare gli allievi all’esattezza nelle misure e nei calcoli, nonché all’utilizzo di strumenti professionali di precisione, quali bussola teodolite, livella ottica, doppio prisma.
  • Favorire lo sviluppo del senso di responsabilità individuale al fine della buona riuscita del lavoro di gruppo.
  • Sviluppare negli allievi una più salda coscienza sociale: l’organizzazione logistica viene affidata, infatti, ai ragazzi stessi, che con la supervisione degli insegnanti, si alternano nei compiti di pulizia e cucina.

I ragazzi lavorano in piccoli gruppi. Ogni giornata comincia con la descrizione del lavoro da svolgere e termina con l’esposizione di quanto fatto.

Matematica

L’insegnamento della matematica al primo anno fornisce gli elementi fondamentali del calcolo algebrico. Vengono studiati i numeri naturali, razionali, relativi, reali e loro uso e proprietà, come M.C.D. e m.c.m., potenze, proporzioni, notazione esponenziale. Segue lo studio del calcolo letterale e delle equazioni di primo grado.

La geometria prevede lo studio delle figure piane, dei criteri di congruenza dei triangoli e dei criteri di parallelismo. Le proprietà dei triangoli e i luoghi geometrici concludono il percorso.

Nel secondo anno si approfondisce lo studio del calcolo letterale tramite la scomposizione dei polinomi e le frazioni algebriche. Viene affrontata la teoria dei sistemi lineari con diversi metodi di risoluzione e interpretazione grafica.

Equazioni di secondo grado, disequazioni di primo grado e radicali costituiscono il nucleo dell’insegnamento del secondo anno. Vengono poi forniti cenni di trigonometria e in geometria viene affrontato lo studio del cerchio e della circonferenza.

Elementi di Fisica

L’insegnamento di fisica nel biennio prevede, conformemente con l’indirizzo pedagogico della scuola, delle basi molto generiche riguardanti in prima la calorimetria e la termodinamica: definizione di calore e temperatura, uso dei termometri, dilatazione termica, calore come fonte di energia (brevi cenni al funzionamento del motore). Il riferimento pedagogico interdisciplinare trova una sua concretizzazione nella uscita didattica ai vulcani dove si prende contatto con una realtà esterna in cui si può riflettere lo stato emotivo interno del ragazzo. Per la classe seconda è previsto invece lo studio fenomenologico della statica: l’equilibrio dei corpi, il baricentro, che fornisce al ragazzo l’opportunità di sperimentare che

Scienze della terra e Biologia

I corsi di scienze del biennio si propongono come finalità il saper affrontare con un approccio metodologico, le diverse problematiche relative agli argomenti trattati di Scienze della Terra, Chimica e Biologia attraverso un metodo che è inizialmente di tipo induttivo e successivamente ipotetico-deduttivo.

Lo stimolo al lavoro parte in genere da “oggetti” o fenomeni propri dell’esperienza quotidiana.

Attraverso la formulazione di ipotesi interpretative e la successiva attività sperimentale, compiuta in laboratorio, ma soprattutto con la successiva concettualizzazione (attraverso la discussione nel gruppo di lavoro e con il docente), si conducono gli allievi all’acquisizione progressiva di metodi scientifici di indagine dei fenomeni naturali.

Lo sviluppo cognitivo degli allievi del biennio, anche se è difficile stabilire una specie di automatismo biologico, si trova in una fase di passaggio dalle operazioni intellettuali concrete a quelle formali. Le metodologie usate, pur presentando alcune differenze tra i vari corsi, sono fondate su aspetti fenomenologici, su concetti operativi e danno importanza essenziale alla traduzione in linguaggio, di ciò che si osserva e si sperimenta. Al progressivo crescere della capacità di astrazione degli allievi si avvia una sempre più avanzata modellizzazione e formalizzazione.

SECONDO BIENNIO E QUINTO ANNO

Matematica

La matematica del triennio cerca di fornire al ragazzo la capacità di astrarre dalla realtà attraverso la definizione di enti e strumenti a prima vista molto lontani in realtà molto vicini al suo percorso artistico. In molti casi per comprendere la realtà bisogna prima astrarre da essa.

Nel terzo anno si approfondisce lo studio delle funzioni e della geometria analitica: il piano cartesiano, la retta, la circonferenza, la parabola, l’ellisse e l’iperbole. Per tutte queste curve si sottolinea in modo particolare la relazione che esiste tra disegno ed equazione e quella tra equazione e definizione geometrica. In collegamento con il programma di fisica si focalizzano le leggi del moto, le definizioni di velocità ed accelerazione, le leggi di Keplero, in particolare la forma dell’orbita dei pianeti.

Parallelamente viene inoltre proposta la geometria proiettiva: il programma viene svolto realizzando tavole di disegno geometrico che guidano il ragazzo all’interno degli argomenti proposti. Il punto di partenza è quello di constatare che deve esistere una forte relazione tra il mondo reale e la sua rappresentazione su di

un piano prospettico. Temi principali sono la definizione di punto all’infinito il teorema di Desargues come fondamento per l’omologia e il suo collegamento con la prospettiva. Il tutto si conclude con la scoperta della relazione omologica tra circonferenza da un lato ed ellisse, iperbole e parabola dall’altro.

Il quarto anno prevede lo studio della goniometria: archi e angoli,le definizioni dei principali sistemi di misura: angoli sessagesimali, centesimali, il radiante le unità militari; le funzioni goniometriche seno, coseno, tangente e cotangente e il loro andamento grafico, le relazioni fondamentali fra gli angoli; i teoremi sui triangoli, la risoluzione di triangoli qualunque. Questi contenuti sono poi contestualizzati in alcuni cenni di storia della trigonometria e di geografia astronomica: la definizione di sfera celeste; le coordinate terrestri (longitudine e latitudine); le coordinate nel sistema alt-azimutale e nel sistema equatoriale; i movimenti del sole nel cielo: solstizi ed equinozi; la definizione di eclittica; tempo siderale e solare; cenni storici al calendario; la meridiana: comprensione e progettazione. Il programma si conclude affrontando cenni sulla probabilità. In collegamento con storia si studia la storia dell’introduzione delle unità di misura.

Nel corso del quinto anno si affronta lo studio di funzione:Il campo di esistenza, i limiti, le derivate e le loro applicazioni e la teoria dei massimi e dei minimi relativi.Accanto a questo si sviluppa invece il tema delle geometrie non euclidee. Si parte da alcuni cenni storiografici sugli “elementi” di Euclide: la struttura del primo libro e il ruolo del V postulato. Poi si cerca di capire che cosa comporta il superamento del 5 postulato analizzando l’opera di Saccheri e in partricolare del suo “quadrilatero”. Infine si studia la geometria sulla sfera con applicazione alla cartografia e a cenni minimi di relatività generale. Nella prima si analizzano le diverse proiezioni, i problemi matematici ad esse collegati e la loro origine storica: dal “De geografia” di Tolomeo e dal papiro di Artemidoro fino alle stampe ottocentesche. I cenni di relatività generale sono , in continuità con il programma di fisica e sono limitati al tema della “forma dell’universo”: il concetto di spazio curvo e spazio piatto con cenni ai buchi neri e al gravitational lensing.

Fisica

L’insegnamento della fisica nel triennio prevede che lo studente si “immerga” in modo consapevole nella realtà che lo circonda, cercando il più possibile di comprenderla attraverso il metodo scientifico.

Al terzo anno dapprima si affronta una introduzione alla teoria degli errori: errore sistematico e casuale. Poi si affronta lo studio del pendolo unicamente da un punto di vista sperimentale: dalla misura di periodo in funzione delle più diverse variabili (ampiezza, lunghezza, massa) si arriva, utilizzando la teoria degli errori , alla comprensione delle leggi che regolano il moto del pendolo. In seguito attraverso la definizione di velocità ed accelerazione si arriva allo studio della dinamica e alla definizione formale e esperimentale di forza. Tema finale è l’analisi della gravitazione: le tre leggi di Keplero, la loro relazione con i principi di Newton e l’esperimento di Cavendish. Naturalmente si pone particolare attenzione alla descrizione del sistema solare e dei parametri fisici dei corpi che lo compongono. Per analogia e differenza si introduce infine la fenomenologia elettrica e magnetica.

Nel quarto anno si studia unicamente il fenomeno della luce. Questo tema è di particolare importanza per un Istituto d’arte, perché pone lo studente a diretto contatto con fenomeni fondamentali per il suo percorso artistico.

Inizialmente si approfondisce l’ottica geometrica con lo studio dei fenomeni della rifrazione e riflessione, le leggi che regolano il comportamento degli specchi e delle lenti. Particolare attenzione si pone agli aspetti astronomici (le eclissi) e alle applicazioni tecniche: la macchina fotografica, il telescopio, il microscopio. Dall’analisi dell’esperienza di Newton con il prisma, si studia il meccanismo della visione umana; si introduce lo spettro come strumento di indagine della luce, si analizza nel dettaglio la percezione del colore e le sintesi additiva e sottrattiva. Sempre utilizzando lo spettro si prende atto dell’esistenza dell’ultravioletto all’infrarosso, in particolare sottolineando il collegamento con il restauro pittorico. L’anno si conclude con lo studio dell’ottica fisica e dei fenomeni ad essa collegati: in parallelo con quanto si può vedere con l’ondoscopio e sentire con il suono, si studia l’interferenza, la diffrazione da fenditura singola, da doppia fenditura, da reticolo, l’olografia

Il quinto anno è dominato dall’astronomia, che pone il ragazzo in contatto con temi molto profondi come l’origine e il destino di tutto ciò che ci circonda. La scansione è schematizzabile per temi:

  • La storia: il rapporto tra i popoli antichi e il cielo, facendo riferimento in particolare ai monumenti più famosi (le piramidi, stonehenge,…).
  • La tecnica: la misura della luminosità e la definizione di colore, lo spettro.
  • La misura delle distanze: la parallasse, le candele standard (supernovae, sequenza principale,?), la legge di Hubble, in collegamento con matematica la “forma dell’universo” (definizione di cluster):
  • La vita di una stella: dalla nascita da una nube di gas alla morte (supernovae, nana bianca,?) e alla conseguente rinascita. Questo tema viene sviluppato utilizzando il diagramma HR e analizzando gli ammassi aperti e globulari.
  • La nostra galassia e in generale la classificazione e le proprietà delle galassie ellittiche, spirali ed irregolari. Gli ammassi.
  • L’origine e l’evoluzione dell’universo: il big bang, la scoperta dell’espansione, la radiazione di fondo, l’evoluzione delle galassie e l’universo attuale.

Nel corso dell’anno si organizza anche una uscita (una o due notti) presso un osservatorio dove concretamente si prendono immagini di oggetti astronomici che i ragazzi analizzano e riducono.

Chimica e laboratorio tecnologico

L’insegnamento della Chimica, disciplina che nell’ambito delle scienze sperimentali ha un suo ruolo educativo ben definito, contribuisce al raggiungimento delle finalità formative dell’intero curricolo.

Gli studenti potenzieranno le loro capacità logiche deduttive,acquisiranno consapevolezza dell’apporto della chimica alla conoscenza della natura, interpretandone i fenomeni,e delle proprietà della materia.

Come obiettivi al termine del triennio, gli studenti dovranno:

  • possedere conoscenze su proprietà, composizione ,struttura e trasformazione della materia
  • Comprendere ed utilizzare il linguaggio chimico
  • verificare leggi e principi partendo da osservazione di fatti e fenomeni reali
  • approfondire tematiche chimiche relative alla produzione, conservazione e restauro di opere artistiche.

Per realizzare i contenuti dell’insegnamento affronteranno:

  • temi ed esperienze della chimica classica dibase (generale, inorganica, organica, analitica)
  • temi legati alla tutela dell’ambiente (aria , acqua, suolo) e della salute
  • temi di approfondimento in sinergia col Consiglio di Classe (ad es. materiali utilizzati per la realizzazione di opere d’arte e nei vari settori applicativi, teoria del colore)