Il laboratorio scientifico nell’insegnamento delle scienze Un proverbio cinese dice: “Se ascolto dimentico, se osservo ricordo, se faccio capisco” Questa frase indica chiaramente l’importanza della pratica, soprattutto nel caso della scuola. L'utilizzo del laboratorio é quindi vivamente consigliato.

L’Esperimento L’esperimento è sempre visto come un momento ludico e di solito interessa molti più ragazzi che non una trattazione teorica. Inoltre con l’approccio manuale si raggiungono importanti obiettivi educativi interdisciplinari quali: educazione alla manualità operativa educazione al lavoro di gruppo educazione all’osservazione pertinente e dettagliata educazione all’analisi e alla correlazione dei dati arricchimento e potenziamento delle capacità espressive

FASI DELL’ESPERIMENTO 1)COSA VOGLIAMO PROVARE? OSSERVARE ? (discussione preliminare con gli allievi delle modalità di osservazione e raccolta dati, individuazione del problema e formulazione di ipotesi: cosa si vuole ottenere/dimostrare con l’esperimento?) 2) COME LO PROVIAMO? (Ideazione e formulazione dell’esperimento: come e dove verrà effettuato ? quanto tempo sarà necessario? Dove si trovano i materiali ?

FASI DELL’ESPERIMENTO 3) COSA OSSERVIAMO? (Protocollo di osservazioni: tempi e modi di rilevazione dati, cronologia degli avvenimenti ) 4) COSA NE DEDUCIAMO? (Conclusioni) 5) COME LO SCRIVIAMO? descrizione scritta grafica delle fasi dell’esperimento, ricerca lessicale specifica ( eventuale collaborazione con colleghi)

L’esperimento e la relazione: la costruzione del lessico Gli esperimenti, eseguiti dagli stessi allievi, altro non sono che una forma di gioco organizzato. Tuttavia la fase ludica non deve rimanere scollegata del resto dei percorsi didattici . E’ necessario prima e dopo la fase ludica un accurato lavoro di spiegazione e razionalizzazione dei fenomeni osservati, di recupero e di riorganizzazione del linguaggio e dei concetti ad essi relativi.

Il microscopio Il microscopio, è uno strumento che permette di osservare oggetti non percettibili ad occhio nudo consentendone l’ingrandimento. E’ costituito dalla combinazione di due sistemi di lenti convergenti: l’oculare (vicino all’occhio dell’osservatore) e l’obiettivo (prossimo all’oggetto). Il campione da osservare viene posto davanti all’obiettivo, che ne fornisce un’immagine reale, capovolta ed ingrandita. L’immagine viene poi fatta cadere, a distanza opportuna, davanti all’oculare, che a sua volta dà un’altra immagine virtuale ingrandita e capovolta rispetto all’originale. In pratica non vi sono solo due lenti, ma una combinazione di più lenti che, oltre ad ingrandire l’immagine, corregge e riduce le aberrazioni.

Il microscopio Il microscopio ha suscitato sempre grande interesse. il microscopio è formato da un obiettivo che può contenere fino a dieci lenti. L'oculare, come l'obiettivo, è composto di più lenti, complessivamente positive, che ingrandiscono ulteriormente l'immagine fornita dall'obiettivo.

oculari obiettivo tavolino porta oggetti vite micrometrica vite macrometrica condensatore con diaframma vite regolatrice del tavolino

Ingrandimento Gli obiettivi, di cui è dotato un microscopio, sono di solito più di uno, per dare la possibilità all’operatore di lavorare con ingrandimenti diversi. Per conoscere l’ingrandimento degli oculari e degli obiettivi è sufficiente leggere il numero associato ad una x riportato su ciascuna lente. L’ingrandimento totale del microscopio è il prodotto dell’ ingrandimento dell’oculare moltiplicato per quello dell’obiettivo. L’ingrandimento è solo una delle principali caratteristiche di un microscopio.

Per esempio, se osserviamo con un obiettivo da 40x ed un oculare da 10x, vedremo l'immagine ingrandita 400x ossia quattrocento volte le dimensioni dell'oggetto osservabile ad occhio nudo. Per utilizzare alcuni obiettivi ad alto ingrandimento, è necessario porre sul preparato alcune  gocce d'olio di cedro,  in modo da riuscire ad osservare con la lente frontale dell'obiettivo immersa nel loro interno. Questo tipo di obiettivi si chiama appunto ad immersione.

Potere di risoluzione Un’altra caratteristica fondamentale è il potere di risoluzione ossia la capacità che possiede uno strumento di distinguere due oggetti vicini. Il microscopio ottico ha un potere di risoluzione di 0,2 µm, cioè non può distinguere dettagli posti ad una distanza inferiore a 0,2 µm. Il microscopio ottico ha una risoluzione 1.000 volte più grande di quello dell’occhio umano che è di circa 0,2 mm.

PREPARAZIONE ED IMPOSTAZIONE DEL MICROSCOPIO PER IL LAVORO - Accendere la fonte luminosa del microscopio ed impostarla alla intensità desiderata. - Posizionare correttamente (con la parte da esaminare rivolta verso la lente) il vetrino sul tavolino traslatore.

PREPARAZIONE ED IMPOSTAZIONE DEL MICROSCOPIO PER IL LAVORO Osservare con l’obiettivo più piccolo(4x). L’utilizzo di questo obiettivo permette un campo visivo più vasto e consente la selezione rapida delle zone meglio riuscite. La prima messa a fuoco del campione viene fatta con la vite macrometrica, che avvicina il tavolino porta oggetti all’obiettivo fino a che non si intravede l’immagine, quindi si completa la messa a fuoco utilizzando la vite micrometrica.

PREPARAZIONE ED IMPOSTAZIONE DEL MICROSCOPIO PER IL LAVORO Regolare il diaframma, chiudendolo o aprendolo lentamente, fintanto che l’immagine non ha raggiunto il contrasto ottimale. Questa operazione va fatta ogni volta che si cambia obiettivo. Inserire gradualmente gli obiettivi ad ingrandimento superiore secondo l’esigenza dell’osservazione. Quando dall’obiettivo 4x si passa agli obiettivi 10x e 40x il fuoco sostanzialmente non cambia, perciò, per ottimizzare l’immagine , basterà usare la vite micrometrica.

L'oggetto da osservare, chiamato preparato, è posto sopra un vetrino porta-oggetto e, a sua volta, è coperto da un altro vetrino, detto copri-oggetto, il quale ha il compito di ridurre al minimo spessore il preparato preso in esame.

LE CELLULE Si inizia dall’osservazione, al microscopio ottico, della cellula che è l’unità fondamentale, morfologica e funzionale, degli organismi.

Le prime cellule osservate al microscopio - Robert Hooke 18th century saw cell walls in cork

La preparazione dei vetrini Per una buona osservazione al microscopio è importante preparare bene i vetrini da osservare seguendo le seguenti istruzioni: disporre delicatamente sul vetrino portaoggetti il preparato da osservare aggiungere una o due gocce d'acqua coprire il vetrino così preparato con un secondo vetrino ( detto coprioggetti) asciugare delicatamente con carta assorbente per togliere l'acqua in eccesso Per l'osservazione i preparati devono essere trasparenti in modo che la luce li possa attraversare. I due vetrini, con all'interno la goccia d'acqua, costituiscono per la luce una massa unica omogenea.

ESPERIENZA di laboratorio

FINE 1° lezione

CELLULE Si inizia dall’osservazione, al microscopio ottico, della cellula che è l’unità fondamentale, morfologica e funzionale, degli organismi. Il materiale, per questa è di facile reperibilità; le cellule sono facilmente osservabile nell’epidermide dei catafilli del bulbo di Allium cepa (cipolla).

CELLULE Procedimento: Le osservazioni sono fatte su preparati “a fresco”, realizzati al momento. Basta tagliare una cipolla e prendere una delle sottilissime pellicine interne, porne un frammento su di un vetrino portaoggetti sul quale è stata preventivamente posta una goccia d'acqua, coprire il tutto con un vetrino coprioggetti, trasportando l’acqua, in modo da evitare la formazione di bolle d’aria (l’eccesso di acqua viene eliminato con la carta da filtro) e si procede, quindi, all’osservazione microscopica, prima a piccolo e, poi, a successivi maggiori ingrandimenti, fochettando.

Le linee scure sono le pareti cellulari che circondano le cellule della cipolla, come del resto tutte le cellule vegetali. Questa semplice preparazione permette di evidenziare bene il contorno delle cellule ma non le loro strutture interne. Gli studenti devono individuare cellule di forma allungata e poligonale per la presenza della parete cellulare, il citoplasma generalmente finemente granulato disposto alla periferia, il nucleo di forma rotondeggiante, il vacuolo. Quanto visto, viene disegnato, permettendo, così, al docente di verificare l’esattezza dell’osservazione fatta; in caso di difficoltà, si rappresenta alla lavagna la struttura da individuare.

FINE