le ict nelle scienze integrate - ernesta de masi

Le ICT ��nelle scienze integrate

Ernesta De Masi con la collaborazione della prof. Monica Gargano e gli studenti del liceo «A. Gatto» di Agropoli - SA

In questo workshop •  L’insegnamento scien6fico nei paesi OCSE •  Il quadro di riferimento norma6vo per l’istruzione in Europa e

in Italia •  La situazione dell’insegnamento scien6fico in Italia •  Alcune inizia6ve per la formazione dei docen6 in Italia •  Esempi di insegnamento integrato di scienze in Europa e in

Giappone •  Un esempio di insegnamento integrato di scienze con l’uso

delle tecnologie: dimostrazioni sperimentali •  Bilancio

Gli studenti italiani

vanno volentieri a scuola?

Risulta6 indagine OCSE-‐PISA 2012

Risulta6 indagine OCSE-‐PISA 2012

Sopra la media

SoLo la media

Poco discosto dalla media

Fonte INVALSI

Rilevazione PISA e INVALSI a confronto (solo quindicenni)

Da ET 2010 a ET 2020 (EducaBon and Training – Consiglio Europeo – maggio 2009)

Il programma “Istruzione e formazione 2020” (ET 2020) è un quadro strategico

aggiornato per la cooperazione europea nel seLore dell'istruzione e della formazione, che prende le mosse dai progressi realizza6 nel quadro del programma di lavoro “Istruzione e formazione 2010” (ET 2010). Esso stabilisce gli obieLvi strategici comuni per gli Sta6 membri, incluso un certo numero di misure volte a raggiungere gli obieZvi stabili6, nonché metodi di lavoro comuni che definiscono una serie di seLori prioritari per ciascun ciclo di lavoro.

ProgeMo S.F.I.D.E. Strategie Forma6ve per

l’Implementazione e la Disseminazione di ET2020 SFIDE è uno degli strumen6 della campagna di comunicazione che il MIUR ha

intrapreso per accompagnare l’evoluzione in aLo del sistema di istruzione e formazione.

Tre sono le azioni che SFIDE intraprende: •  1.Elaborazione e pubblicazione di schede esplica6ve su ET2020 e sulla riforma

degli ordinamen6 •  2.Indagine sulle misure preven6ve e compensa6ve correlate all’abbandono

scolas6co •  3.Tavola rotonda perché istruzione e università condividano le strategie

opera6ve nell’ambito dell’orientamento, con par6colare aLenzione al potenziamento degli ITS.

•  hLp://www.progeLosfide.eu

La Commissione presenta seMe inizia6ve faro per

catalizzare i progressi rela6vi a ciascun tema prioritario: •  "L'Unione dell'innovazione" per migliorare le condizioni generali e l'accesso ai finanziamen6 per la

ricerca e l'innovazione, facendo in modo che le idee innova6ve si trasformino in nuovi prodoZ e servizi tali da s6molare la crescita e l'occupazione.

•  «Gioventù in movimento" per migliorare l'efficienza dei sistemi di insegnamento e agevolare l'ingresso dei giovani nel mercato del lavoro.

•  "Un'agenda europea del digitale" per accelerare la diffusione dell'internet ad alta velocità e sfruLare i vantaggi di un mercato unico del digitale per famiglie e imprese.

•  "Un'Europa efficiente soMo il profilo delle risorse" per contribuire a scindere la crescita economica dall'uso delle risorse, favorire il passaggio a un'economia a basse emissioni di carbonio, incrementare l'uso delle fon6 di energia rinnovabile, modernizzare il nostro seLore dei traspor6 e promuovere l'efficienza energe6ca.

•  "Una poliBca industriale per l'era della globalizzazione" onde migliorare il clima imprenditoriale, specialmente per le PMI, e favorire lo sviluppo di una base industriale solida e sostenibile in grado di competere su scala mondiale.

•  "Un'agenda per nuove competenze e nuovi posB di lavoro" onde modernizzare i merca6 occupazionali e consen6re alle persone di migliorare le proprie competenze in tuLo l'arco della vita al fine di aumentare la partecipazione al mercato del lavoro e di conciliare meglio l'offerta e la domanda di manodopera, anche tramite la mobilità dei lavoratori.

•  La "PiaMaforma europea contro la povertà" per garan6re coesione sociale e territoriale in modo tale che i benefici della crescita e i pos6 di lavoro siano equamente distribui6 e che le persone

Inizia6va faro: "L'Unione dell'innovazione"

A livello nazionale, gli Sta6 membri dovranno: •  riformare i sistemi di R&S e innovazione nazionali (e regionali) per favorire

l'eccellenza e la specializzazione intelligente, intensificare la cooperazione tra università, centri di ricerca e imprese, aLuare una programmazione congiunta e rafforzare la cooperazione transnazionale nei seLori con un valore aggiunto dell'UE e adeguare opportunamente le procedure di finanziamento nazionali per garan6re la diffusione della tecnologia in tuLo il territorio dell'UE;

•  assicurare un numero sufficiente di laureaB in scienze, matemaBca e ingegneria e imperniare i programmi scolasBci su creaBvità, innovazione e imprenditoria;

•  conferire caraMere prioritario alla spesa per la conoscenza, anche uBlizzando incenBvi fiscali e altri strumenB finanziari per promuovere maggiori invesBmenB privaB nella R&S.

Inizia6va faro: “Gioventù in movimento"

A livello nazionale, gli Sta6 membri dovranno: •  garanBre invesBmenB efficienB nei sistemi d'istruzione e formazione a tuL i

livelli (dalla scuola materna all'insegnamento superiore); •  migliorare i risultaB nel seMore dell'istruzione in ciascun segmento

(prescolasBco, elementare, secondario, professionale e superiore) nell'ambito di un'impostazione integrata che comprenda le competenze fondamentali e miri a ridurre l'abbandono scolasBco;

•  migliorare l'apertura e la per6nenza dei sistemi d'istruzione creando quadri nazionali delle qualifiche e conciliare meglio i risulta6 nel seLore dell'istruzione con le esigenze del mercato del lavoro;

•  favorire l'ingresso dei giovani nel mercato del lavoro.

Ambitions and universal standards

Rigor, focus and coherence

Great systems attract great teachers and

provide access to best practice and quality

professional development Ra

ccom

andazio

ni OCSE





professional development

Accountability and intervention in

inverse proportion to success

Devolved responsibility,

the school as the centre of action





professional development

Accountability

Devolved responsibility,

the school as the centre of action

Integrated educational

opportunities

From prescribed forms of teaching and assessment towards personalised learning

In Italia: Quadro di riferimento nazionale: Indicazioni nazionali 2012 per la scuola dell’infanzia e del primo ciclo d’istruzione Sito: www.indicazioninazionali.it La riforma della scuola secondaria di secondo grado: Regolamen6, Indicazioni Nazionali e Linee Guida pubblica6 in marzo 2010 La riforma è par6ta con le prime classi dell’a. s. 2010/11, andrà a completamento quest’anno I documen6, al sito: hLp://archivio.pubblica.istruzione.it/riforma_superiori/nuovesuperiori/index.html

Situazione scolas6ca •  Evidente crisi del sistema d’istruzione:

–  gli alunni sono meno disposti alla riflessione, all’analisi, a dedicare il loro tempo allo studio;

–  la scuola, oggi, non è l’unico luogo per la formazione dei giovani; –  consapevolezza dell’inadeguatezza delle metodologie «tradizionali», necessità di

innovare e contestualizzare l’insegnamento, difficoltà a calare nella pratica quotidiana suggerimenti e indicazioni del quadro normativo (mancanza di esempi e di una efficace formazione che raggiunga tutti): gap elevato tra la norma e la pratica quotidiana;

–  gli esiti della ricerca didattica, spesso, restano confinati negli ambienti universitari: difficoltà di interazione e comunicazione

–  difficoltà a collaborare con i colleghi nel proprio ambiente di lavoro (pochi momenti di scambi efficaci …. ), abitudine ad un forte individualismo, gli organi collegiali funzionano poco.

•  Contesto di profonda crisi economica:

–  diminuzione degli investimenti per istruzione e ricerca –  cambiamento del modo di vedere la scuola e l’istruzione da parte di genitori e alunni,

scarsa fiducia nelle istituzioni; –  scarsa fiducia nell’istruzione come garanzia per il successo nella ricerca del lavoro. –  ………..

Insegnamento trasmissivo

LeLura

Ascolto

Interrogazione

Memorizzazione

Confronto tra tradizione e innovazione

Tradizionale organizzazione della classe: uniformità, conformità, solo spiegazioni da parte del docente, insegnamento trasmissivo.

Innova6va organizzazione della classe: aLenzione ai bisogni di ciascun alunno, apprendimento collabora6vo, lavoro di ricerca.

Ma noi vediamo anche…

•  Gli studen6 sono interessa6 a problemi di caraLere scien6fico •  La professionalità docente si è accresciuta:

•  i docen6 progeLano •  viaggiano •  si confrontano •  conoscono le lingue europee •  …….

Alcune iniziative per la formazione docenti:

I piani nazionali, inizia6ve ministeriali e non: •  [email protected] •  Insegnare Scienze Sperimentali (piano ISS) •  Formazione iniziale dei docen6 (SSIS, TFA) •  Piano lauree scien6fiche (materiali prodoZ nelle aree dei si6 universitari

dedicate al piano) •  PON ED. scien6fica

•  DIDATEC (formazione tecnologica) •  Highlights for high schools in Italy •  Altre inizia6ve promosse da re6 di scuole, associazioni e università.

Highlights for high schools in Italy (in particolare 2011/12)

ProgeLo promosso dalla Direzione per gli Affari Internazionali del MIUR a par6re dall’a. s. 2009/10 in collaborazione con il MassachuseLs Ins6tute of Technology di Cambridge (USA), soLo gli auspici del Consolato Generale d’Italia a Cambridge (USA) hLp://hubmiur.pubblica.istruzione.it/web/istruzione/dg-‐affari-‐internazionali/highlights

Il progeLo prevede lezioni di Fisica, Chimica e (Matema6ca) in scuole italiane, svolte in compresenza di docen6 italiani e due giovani 6rocinan6 del MIT.

Highlights for high schools in Italy Il progeLo persegue la finalità di contribuire al rafforzamento della componente scien6fica nei percorsi curriculari dei licei scien6fici, in linea con le più recen6 indicazioni nazionali, europee ed internazionali, individuando approcci metodologici e strategie didaZche più favorevoli all’aLraZvità dei saperi scien6fici ed al miglioramento dei risulta6 di apprendimento. Highlights for High Schools in Italy favorisce la programmazione di moduli didaZci di Fisica e Chimica secondo l'approccio pedagogico TEAL (Technology Enabled Ac6ve Learning) realizzata con l’apporto dei giovani 6rocinan6 anche in una prospeZva didaZca di insegnamento CLIL (Content and Language Integrated Learning) in inglese.

Metodologia prevalentemente u6lizzata dai 6rocinan6 M.I.T.

•  coopera6ve and collabora6ve learning; •  didaZca per problemi (problem posing e problem solving);

•  aZvità hands-‐on (esperimento reale e virtuale interaZvo) nell’oZca del learning by doing;

•  uso delle tecnologie e un forte aggancio a ques6oni e problemi traZ dalla vita quo6diana.

IniziaBve promosse da associazioni, reB di scuole, enB di ricerca

•  FIBONACCI-‐SID •  Science on Stage Deutschland •  Quando lo spazio insegna •  Scienza e scuola (associazione di docen6 Università «Federico II» di Napoli – dip. di Fisica)

Le inizia6ve sono molte: •  frammentazione; •  le inizia6ve spesso sono affidate all’impegno di un singolo gruppo o di poche persone (scarsa con6nuità);

•  necessità di sinergia e di fare sistema.

Alcuni esempi di insegnamento integrato

Mathematics

History & Art

Astronomy Mechanics

Hydrostatics

Language

Economics

Teaching Science: Interdisciplinary approach

Assignment: building a pyramid

CONTEXT:

The pharaoh (teacher) commissions the wise people of Egypt (students) to build a pyramid. The students are architects, engineers, mathematicians … They have to consider all the aspects of the construction of a pyramid and try to find solutions to the problems.

Group 1: Determine the volume of the pyramid and calculate the number of stones to be used! Group 2: Find out how you can lift the heavy stones to build the pyramid. Group 3: Organize the transport of the stones from the quarry to the building site. Group 4: Decorate the inside of the pyramid and write my life story on the walls. Group 5: Organize the work of the workers and their salary (hours, number of stones transported, age …). Group 6: Bu i ld an open ing in the pyramid, that allows the sun to illuminate my tomb on my birthday.

Teaching Science in Europe II Interdisciplinary approach

Conditions: Ø Frame (optional): inside the school hours. Ø Teachers involved: Physics, mathematics, art, language, economics, eventally music teacher. Ø Age of the pupils: 14-16 years. Ø Duration (optional): 30 lessons Ø Materials: different materials, balance, water, dynamometer …. Ø Expected effects: This interdisciplinary project will give the pupils a global view about a practical problem. This approach should stimulate and increase different competences of the pupils because it requires different kinds of intelligences. The acquired competences should be applicable in other situations.

Teaching Science in Europe II Interdisciplinary approach

Evaluation method (optional): Test: The pharaoh may ask some questions to the builders of the pyramid:

• Wouldn’t it have been cheaper to transport the stones from the quarry to the building place on tree trunks? • Why doesn’t the boat sink when you put very heavy stones inside? • How many stones can put in a boat before it sinks? • You have used the inclined plane to lift the stones, arguing that ‘the longer the way, the smaller the force’. Why didn’t you use longer ramps to decrease the force? • How will you inform the future generations about my reign and what will you say? • What are the criteria to pay the workers? The working time, the length of the way, the difference in altitude, the weight of the stones, the consistence of the subsoil (Undergrund) …? • ...

Cooperation of the pupils 20 % Project: 30 % Test: 20 % Presentation: 15 % Self-evaluation: 15 % By self evaluation, I mean that the pupils get a certain number of points which they share inside the group.

K. Hokusai (1760-1849) and P. Fabris (1740 – 1792)

Concorso aperto a studenB di tuMe le Scuole della Campania, bandito dal gruppo «Scienza e Scuola» 18 luglio 2013 Studen6 di Shizuoka a Napoli Incontro tra studen6 e visite a laboratori 3-‐6 agosto 2013 14 studenB e 4 docenB della Campania a Shizuoka 10-‐13 agosto 2014 10 studenB e 5 docenB della Campania a Shizuoka

19 luglio 2012 Studen6 di Shizuoka a Napoli Incontro tra studen6 e visite a laboratori 26-‐29 agosto 2012 16 studen6 e 3 docen6 di Napoli a Shizuoka: Interna6onal Youth Science and Engineering Forum (SKYSEF)

Che cosa è SKYSEF?

AZvità svolte

•  Presentazione delle scuole e delle caraLeris6che dei paesi di provenienza

•  Presentazione dei progeZ da parte degli alunni •  Sessione poster •  AZvità laboratoriali condoLe dagli alunni (gruppi mis6)

•  Giochi scien6fici •  Sessione di confronto tra docen6 •  Confronto tra culture

Energy from the sea waves

High School «A. Gatto»

Agropoli-ITALY

WAVE ENERGY TECHNOLOGIES

Oscillating bodies (with hidraulic motor, hidraulic turbine, linear electrical generator)

Floating

Submerged

Essentially translation (heave): AquaBuoy, FO3, Wavebob, Power Buoy, Wave Star

Essentially rotation: Pelamis, SEAREV

Essentially translation (heave): : AWS

Rotation (bottom-hinged): WaveRoller, Oyster

Floating: Mighty Whale, OE-Buoy, Oceanlinx

Oscillating water column (whit air turbine)

Fixed structure Isolated: Pico, LIMPET

In breakwater Sakata, Foz do Douro

Overtopping (with low-head hydraulic turbine))

Fixed structure

Shoreline (with concentration): TAPCHAN

In breakwater (without concentration): SSG

Floating structure (with concentration): Wave Dragon

Pico

Limpet

Sakata

Foz do Douro

OEBuoy Mighty Whale

Energetech AquaBu

oy

FO3

Wavebob

Power Buoy

Wave Star

Pelamis

SEAREV

Wave Roller Oyster

AWS

TAPCHN

SSG Wave Dragon

The most interes6ng italian projects

ISWEC

REWEC3

Detailed description of a REWEC 3

The caisson has, on the wave-beaten side, a vertical duct (1) that is connected both to the sea through an upper opening (2), and to an inner room (3) through a lower opening (4). This inner room contains a water mass (3a) in its lower part and an air pocket (3b) in its upper part. An air-duct (5), which connects the air pocket (3b) to the atmosphere, contains a self-rectifying turbine (6). When waves produce a pressure fluctuation at the outer opening (2), water oscillates up and down in the duct (1), and the air pocket alternately is compressed and expanded. Then, an alternate air flow is obtained in the air duct which drives the self-rectifying turbine (6).

ISWEC Inertial Sea Wave Energy Converter ISWEC is a gyroscopic energy conversion device, floating on a hull designed ad-‐hoc to guarantee stability and an optimum synchronization to the wave length of the installation site. ISWEC is: �  A floating installation, without rigid moorings or foundations on the

seabed; �  An inertial gyroscopic system generating energy in resonant

conditions; �  Able to exploit the slope and the wave frequency; �  High scalable, being able to be exploited both in Oceans and in closed

seas like the Mediterranean. In this video, you can see the first ISWEC prototype in a scale of 1 to 45

We can build a device for teaching demonstra6ons?

Contact with Jonathan Hare (facebook). He gave us 6ps and advice

He is a teacher and he works at “The Vega Science Trust Videos” , an Independent Broadcaster of Informed Scien6fic Visual and Audio Media in UK.

hLp://vega.org.uk/

Our device to produce electrical energy

At one side of the tank we create water waves with hands. The waves make the floating ball go up and down. The ball is connected to a lever that transfers this motion to a set of magnets. As these magnets move up and down within a coil of wire electricity is generated. This electricity switches on the meter and the set of LED lights.

PERHAPS THE SIMPLEST HOMEMADE ELECTRICAL

GENERATOR IN THE WORLD

The generator is made from a coil of wire (about 500-1000 turns) wound around the outside of a plastic 35mm-film can. The two coil ends are connected to a LED. Then a magnet is placed in the can and the lid is snapped back in place.

PARTS LIST AND TOOLS

•  Sellotape and insulation tape

•  Fine sandpaper •  About 50m of enamelled

copper wire (about 0.3mm diameter will do fine)

•  Magnet •  LED •  Plastic 35mm-film can

Our device is a simple electrical generator which produced electricity by Faraday Induction. Here a changing magnetic field induces a voltage into a nearby coil of wire. In this simple generator, Faraday induction takes place when the device is shaken (the motion of the magnet continuously changes the magnetic field interacting with the coils of wire). This is a very simple way to make useful amounts of electricity and we use it to make our own experimental wave power generator. The voltage V induced in a coil of wire whose wire turns intersect a changing magnetic field is given by: 𝑽=𝑨∙𝑵∙ 𝒅𝑩/𝒅𝒕  V = generator output voltage (volts) A = cross sectional area of the coil of radius r (A =πr² in meters²) N = number of turns of wire in the coil dB/dt = the rate of change of the magnetic field (Tesla / sec) However, we can see from the equations that in order to get the most voltage from the simple generator we need the magnetic field changes (dB/dT) to be as large (fast) as possible.

The Shake-a-gen

A little bit of calculations for our project

The data of our project: •  A is the cross sectional area of the can (0.0007 m²), •  M is the rate of change of magnetic field (we need to use very strong

magnets having a surface field of say 1,3 Tesla, so shaking it say 3 times a sec we get about M = 4Tesla / sec),

•  N the number of turns. If we want an LED to light brightly we need to generate peak voltages of 1,5 𝑉𝑜𝑙𝑡÷3,2𝑉𝑜𝑙𝑡

•  Rearanging the formula allows us to estimate the number of turns: 𝑉=𝐴∙𝑁∙ 𝑑𝐵/𝑑𝑡 =𝐴∙𝑁∙𝑀 N = V / (A x M) = 1,5 / (0,0007 x 4) = about 540 turns N = V / (A x M) = 3,2 / (0,0007 x 4) = about 1150 turns We assume the diameter of the coil is just a little larger than the diameter of the magnet so that the changing magnetic flux passing through the coil is as great as possible.

High School «A.Gatto» Agropoli -‐ ITALY

Our project ü The Mediterranean Diet:

o  Characteristics o  History o  Benefits

ü Mediterranean Diet and longevity o  longevity in the world, in Italy and in Cilento our region o  statistical survey about the age of grandparents and great-‐grandparents of students in our school

ü Study about the olive oil: the most representative product of the Mediterranean Diet o  how the olives are grown and processed o  how waste products are recycled for compost production o  experimental study of the compost effectiveness

ü Surveyed: 650 students, recording the age of 1480 grandparents and great-‐grandparents ü Results:

longevity (only CILENTO grandparents and great-‐ grandparents)= 31%

Our statistical survey

“Green”, environmental friendly agricultural system

Olive mill

Compost application in olive orchard

High quality olive oil

Waste production

Composting produce new resources from wastes

“Green” agricultural system: methods

ü Olive mill compost “quality” assessed by a pot experiments

ü Compost used at five application rates ( 0%, 1%, 50%, 90%, 100%) with six replications in a greenhouse in controlled conditions

ü After 40 growing days, we assessed plant height and chlorophyll content (SPAD)

“Green” agricultural system: results

0

10

20

30

40

50

60

70

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low

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Teaching method: five «E»

1 – Engage

2 – Explore 4 – Elaborate

5 – Evaluate

3 – Explain

L’uso delle tecnologie Nelle aZvità didaZche si fa uso delle tecnologie a differen6 livelli: •  Uso di disposi6vi in situazioni di didaZca collabora6va e frontale (LIM,

proieLore…) •  Uso di disposi6vi personali per supportare il processo di apprendimento (PC,

tablet…) •  Comunicazione tra alunni e docen6 u6lizzando posta eleLronica e i social network •  Uso di DROPBOX o di GOOGLE DRIVE, uso del registro eleLronico •  Materiali didaZci integra6vi al testo (presentazioni PPT, simulazioni…) •  Sensori per misure interfaccia6 al PC

Non ci sono forzature: le tecnologie sono viste come una necessità naturale in un processo dinamico di apprendimento.

Le tecnologie si integrano in maniera del tuLo naturale con l’uso di carta e penna e con materiali di facile reperibilità nella sperimentazione.

Sistema uomo 4 percorsi integrati

Osservare per apprendere, apprendere per osservare •  *Io e gli altri: mi osservo, mi confronto, sento caldo, sento freddo

•  Non solo calorie, il mio corpo non è una macchina

•  *La borsa del medico •  (* autrici: Ernesta De Masi e Anna Lepre)

Un possibile itinerario didattico dall'esterno all'interno per una maggiore consapevolezza

PON Educazione Scientifica

La borsa del medico:

Perché si può fare un eleLrocardiogramma? Da misure della resistenza del corpo

umano, a come funziona il salvavita di casa, al rilievo del tracciato dell’eleLrocardiogramma

59

Con il circuito mostrato in figura, cos6tuito da un generatore di tensione variabile con in parallelo un voltmetro, collegato aLraverso un milliamperometro alle mani della persona che prende parte direLamente a questo esperimento, si può studiare il comportamento del corpo umano soLoposto a differenze di potenziale.

Rcu

A

V

60

Si effeLuano tre serie di misure, per ciascuna serie si eseguono tre misure a tensioni diverse, nel modo che segue:

•  la prima toccando con le mani direLamente i terminali del circuito e quindi con superficie di contaLo ridoLa;

•  la seconda u6lizzando dei fogli di alluminio per alimen6, ben connessi eleLricamente al circuito e sui quali si appoggiano le mani spianate, aumentando così la superficie di contaLo;

•  la terza con gli stessi fogli di alluminio ma con le mani bagnate.

61

Risulta6 degli esperimen6 Tabella N°1 Da6 ricava6 con le mani sui puntali

V (volt) I (mA) R (KΩ) 0 0 10 0,025 400 20 0,075 267 30 0,135 222

62

Risulta6 degli esperimen6 Tabella N°2 Da6 ricava6 con mani asciuLe su fogli di alluminio

V (volt) I (mA) R (KΩ) 0 0 10 0,65 15,3 20 2 10,0 30 4 7,5

63

Risulta6 degli esperimen6 Tabella N°3 Da6 ricava6 con mani bagnate su fogli di alluminio

V (volt) I (mA) R (KΩ) 0 0 5 1 5 10 3,1 3,23 15 5,3 2,83 20 7,9 2,53

64

Curve tensione-corrente del C.U.

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00corrente (mA)

tens

ione

( vo

lt)

Tab.1Tab.2Tab.3

Che cosa è lo sfigmomanometro e lo spirometro? Dal conceMo di pressione a misure con lo spirometro e lo sfigmomanometro

Misure con lo sfigmomanometro

Risulta6 delle misure Altezza braccio (m)

Altezza polpaccio (m)

pressione misurata a riposo all'altezza dell'arteria brachiale (mmHg)

pressione misurata dopo attività fisica all'altezza dell'arteria brachiale (mmHg)

pressione misurata a riposo all'altezza del polpaccio (mmHg)

pressione misurata dopo attività fisica all'altezza del polpaccio (mmHg)

Alunno N°1 1,22 0,47 100/85 125/100 145/120 150/125

Alunno N°2 1,40 0,56 100/75 130/110 135/120 145/115

Alunno N°3 1,38 0,52 100/70 125/90 145/110 150/115

Ruolo della forza di gravità nella circolazione

Le forze gravitazionali influenzano sensibilmente la pressione del sangue, proviamo a

valutare questi effetti utilizzando l'equazione di Bernoulli: 1

in questa, con riferimento all'immagine, p1 e p2, v1 e v2 sono rispettivamente le pressioni e le velocità ai livelli y1 e y2. e ρ è la densità del sangue.

Nella 1, i termini

possono essere trascura6 rispeLo agli altri in quanto la velocità del sangue nelle arterie è piccola . La 1 diventa dunque: con Pp, PT e Pc pressioni manometriche a livello dei piedi, della testa e del cuore, hT e hc distanza dal suolo della testa e del

cuore. Per un adulto medio yc=1.3m e yT=1.7m, per cui si ha: Pp – Pc = ρgyc = 1,35·∙104 Pa = 101,2 mmHg con ρ densità del sangue pari a ρ = 1,0595 ·∙ 103 kg/m3

La pressione arteriosa ai piedi è di circa 100 mmHg più grande che all’altezza del cuore. Analogamente si ricava che la pressione arteriosa all’altezza della testa PT è minore di circa 132 mmHg della pressione

arteriosa all’altezza dei piedi. Questa situazione crea diversi problemi: •  tendenza a svuotarsi delle vene nella parte superiore del corpo •  difficoltà a riportare il sangue dalle estremità inferiori fino al cuore. Nelle misure effeLuate sulla stessa persona, la differenza di pressione arteriosa misurata tra polpaccio e braccio oscilla

tra i 35 e 45 mmHg, in buon accordo con le preceden6 previsioni teoriche. Gli errori di misura sono notevoli, dovu6 essenzialmente alla soggeZvità della percezione, aLraverso lo stetoscopio, dei

baZ6 cardiaci. C’è anche una certa difficoltà a posizionare il bracciale dello sfigmomanometro all’altezza del polpaccio in modo tale da permeLere una buona percezione del baZto.

Torna alla presentazione

Misure con lo spirometro

Respirazione di inseZ e piante

Che cosa è lo stetoscopio? Dalle caraLeris6che delle onde sonore all’uso dello stetoscopio

Uso di simulazioni

Lo stetoscopio

EsperimenB con lo smartphone

Che cosa è la febbre?

Bilancio •  Lavorare in questo modo è divertente e sBmolante per gli

studen6 e per l’insegnante •  Inizialmente il rapporto tempo/argomen6 è elevato •  Al termine di un percorso di studi lo stesso rapporto diventa

piccolo •  Gli alunni diventano competen6: sanno svolgere in modo

autonomo il lavoro, sanno lavorare in gruppo, sono abili nel problem solving, sanno organizzare aZvità di ricerca

•  Il docente è l’animatore del gruppo classe, il mediatore culturale

•  Il docente «cresce» professionalmente.

Ingredien6

•  Passione

• curiosità

•  un pizzico d’intraprendenza

[email protected]

le ict nelle scienze integrate - ernesta de masi

Education