GIOCHI CON IL SOLE
NOZIONI DI GNOMONICA E COSTRUZIONE DI UN OROLOGIO SOLARE VERTICALE.
Direzione Didattica di Azeglio (To) plesso di Azeglio.
Anno scolastico 2002/2003 Classe Quarta.
Ins. Luciano Cignetti
Con la collaborazione di :
Ins. Luciana Richeda (cura degli approfondimenti geografici e delle attività più propriamente artistiche)
Prof. Silvano Bianchi (esperto di gnomonica del Laboratorio permanente di educazione ambientale del C.I.R.D.A. di Ivrea)
Prof. Lino Judica e Adriana Bovio (esperti del Laboratorio permanente di educazione ambientale del C.I.R.D.A. di Ivrea)
Maria Grazia Scozzari, Raffaele Vallero, collaboratori scolastici (collaborazione nella gestione dei gruppi durante le attività costruttive e le uscite didattiche)

I RIFERIMENTI TEORICI

In questa esperienza l’approccio cognitivista/costruttivista è esplicitato dai seguenti elementi:
- gli alunni sono co-protagonisti del processo;
- l’apprendimento è ancorato a situazioni realistiche;
- vengono predisposte diverse modalità per apprendere gli stessi contenuti;
- si progetta un ambiente che supporta il pensiero del bambino attraverso fasi transitorie in cui le conoscenze precedenti vengono approfondite e talora sono messe in discussione per essere superate da nuove acquisizioni.

OBIETTIVI E RISULTATI ATTESI

Gli obiettivi sono di diversi tipi:
disciplinari
geometria (concetto di: circonferenza, archi e circoli), misura (misura degli angoli: unità di misura e strumenti), astronomia (coordinate geografiche: latitudine e longitudine. Coordinate di un punto: uso della carta millimetrata. Conversione angoli tempo. Fusi orari. Polo magnetico e geografico)
transdisciplinari
utilizzo delle risorse del computer in varie situazioni , sviluppo delle capacità manuali fini, utilizzo delle fonti storiche in campi diversi, sviluppo delle capacità lessicali, saper utilizzare la terminologia scientifica adeguata
metodologici
Saper progettare e realizzare oggetti finalizzati ad attività specifiche, saper scomporre un problema complesso in molti problemi semplici, saper utilizzare in campi diversi conoscenze acquisite in precedenza.

NUCLEI FONDANTI

Nodi disciplinari: l’angolo e la sua misura, il tempo e la sua misura.
Nodi curricolari: movimenti della Terra. Equinozi e solstizi. Giorno, anno. Moto apparente del Sole.
Nodi trasversali: la progettazione, le fonti storiche, le macchine da calcolo e le loro potenzialità

METODOLOGIA E PROCEDURA

La metodologia seguita si è basata essenzialmente su questi punti:
1. effettuazione di più esperienze (inerenti lo stesso nodo affrontato) in situazione operativa (ad esempio per misurare l’inclinazione di un raggio luminoso si è utilizzato prima una lampada ed uno spillo come gnomone su un tavolo, successivamente il clinometro e i raggi solari ed ancora lo gnomone e i raggi del sole ed infine lo gnomone il sole e le macchine da calcolo.)
2. approfondimento bibliografico, rielaborazione e consolidamento tramite la documentazione. La documentazione, se ha delle solide motivazioni, può rilevarsi un buon sistema per rielaborare le nozioni acquisite ed interiorizzarle (se devo trasmettere le informazioni per costruire un orologio solare devo avere ben chiare tutte le procedure ). Le modalità di lavoro che hanno caratterizzato l’esperienza sono state le seguenti: utilizzo delle informazioni e degli stimoli dell’esperto (posta elettronica, lezioni, presentazione di strumenti..); ricerca bibliografica per approfondire le conoscenze; selezione ed uso di alcuni siti internet specialistici per acquisire informazioni specifiche utilizzo di strumenti per effettuare esperienze pratiche; progettazione e realizzazione di parte degli strumenti da utilizzare per giungere a nuove conoscenze.
 

ITER DIDATTICO

1. Nozioni-base di GEOMETRIA e ASTRONOMIA (Archi e circoli; misura degli angoli: unità di misura e strumenti. Coordinate geografiche: latitudine e longitudine. Coordinate di un punto: uso della carta millimetrata. Conversione angoli tempo. Fusi orari. Polo magnetico e geografico)
2. Terra-Sole-Meridiane (Movimenti della Terra. Leggi di Keplero [I e II]. Equinozi e solstizi. Giorno, anno. Moto apparente del Sole), utilizzo del tellurio.
3. L’equazione del tempo.
4. Dai fusi orari all’OROLOGIO EQUATORIALE. Dall’orologio equatoriale all’orologio solare orizzontale e da questo a quello verticale.
5. La GNOMONICA (Riferimenti storici. La misura del tempo nel tempo: gli aspetti più significativi. Le meridiane a "camera oscura": la Riforma del Calendario; la taratura degli orologi meccanici. Il tempo oggi).
6. Il MERIDIANO della scuola. La declinazione della parete.
7. La COSTRUZIONE di un orologio solare: (oltre a quello progettato e preparato in "kit" dal laboratorio del CIRDA di Ivrea) l’orologio equatoriale (con facile procedimento geometrico); l’orologio orizzontale (cenni più o meno approfonditi sulla costruzione). L’uso del computer per la progettazione e costruzione di orologi solari.
8. Elementi costitutivi di un orologio solare verticale: le linee orarie. Vari tipi di orologio solare. Lo stilo. Le altre linee. Lettura di un orologio solare.
9. Orologio solare e orologio da polso.
10. Progettazione del quadrante scolastico (materiali e metodi. Motto e decorazioni). La realizzazione pratica. Costruzione del quadrante.
11. Un giro ad orologi solari. Passeggiata in località di rilievo in quanto a orologi solari (nel ns caso Piverone). Ricerca della documentazione inerente gli orologi solari locali al fine di un loro censimento, utilizzo delle carte topografiche per elaborare il percorso. Documentazione fotografica e brevi note degli orologi osservati. Individuazione sulle carte topografiche dei punti esatti ove sono ubicate le meridiane. Preparazione di schede informative sui singoli oggetti.

PROCESSI PRODOTTI

Tutto il lavoro è stato condotto in modo individualizzato, sovente i bambini conducevano le esperienze a coppie o a piccoli gruppi e successivamente socializzavano i risultati. Particolarmente interessanti sono state alcune esperienze sulla misurazione dell’inclinazione dei raggi solari o sulla misurazione delle ombre nonché sulla documentazione. Raramente sono riuscito a motivare e a rendere così partecipi i ragazzi nella fase della documentazione come in questo percorso. Il fatto di essere riusciti prima a penetrare nel mondo sconosciuto dell’astronomia e successivamente a produrre degli strumenti coi quali si può "controllare " il tempo ha reso consapevoli i ragazzi del fatto che tutto questo patrimonio non poteva andare disperso. Nel corso dell’esperienza sono stati costruiti: un clinometro, uno gnomone di precisione per misurare le ombre, due tipi diversi di orologi solari equatoriali orizzontali, tutta l’attrezzatura per determinare un meridiano con precisione, una meridiana verticale (permanente, fissata alla parete della scuola) con stilo normale, un libro con tutta la documentazione delle attività svolte, nonché i progetti degli oggetti costruiti ed i risultati delle ricerche bibliografiche e sul campo (per es. censimento delle meridiane presenti in zona). E’ in fase di preparazione un ipertesto su CD anche se non era previsto in fase di progettazione. Probabilmente verrà terminato nel prossimo anno scolastico. Questo lavoro è stato fortemente voluto dai ragazzi che hanno utilizzato il computer nel corso di tutto l’anno.

MONITORAGGIO

Esiste il diario dell’insegnante nonché gli scritti preparatori degli interventi chiave intercorsi tra l’insegnante e l’esperto. Durante l’attività è stata raccolta una buona documentazione fotografica, un libro diario prodotto dai ragazzi, le esperienze riportate sul quaderno. I dati raccolti servivano unicamente per la documentazione in quanto tutte le attività erano già state programmate (anche nei dettagli) prima dell’inizio delle attività.
 

VALUTAZIONE

Tutto il piano di lavoro progettato all’inizio è stato puntualmente realizzato in quanto si era fatto un calcolo abbondante del monte ore necessario per la realizzazione. L’unico punto non approfondito è stata la taratura degli orologi meccanici poiché si è rilevata un’attività troppo tecnicistica e per esperti. Durante le attività si sono fatti alcuni approfondimenti che non avevamo previsto in fase di progettazione e un primo approccio all’uso di alcuni strumenti di misura :sestante (i ragazzi sono affascinati da questo antico strumento!), GPS... Gli esiti più significativi, in termini di processo, vanno ricercati nello sviluppo delle capacità riflessive, nonché nello sviluppo di un atteggiamento di curiosità positiva nei confronti dei fenomeni che costituiscono la vita quotidiana. Gli esiti più significativi, in termini di prodotto , sono senz’altro lo sviluppo delle capacità di osservazione di fenomeni, anche complessi, cercando di effettuare delle misurazioni in modo da giungere alla ricostruzione semiquantitativa dei fenomeni stessi. Le competenze disciplinari maggiormente sviluppate sono di tipo - matematico capacità di stimare l’ordine di grandezza, capacità di effettuare misurazioni di precisione utilizzando strumenti adeguati;
- geografico (capacità di utilizzo di mappe e carte topografiche, abilità nell’utilizzare i riferimenti solari per orientarsi), Anche la partecipazione alle gare zonali di orienteering sono state una conferma delle buone capacità acquisite.
- storico (saper "storicizzare" i problemi utilizzando i riferimenti corretti per proporre delle soluzioni adeguate); Le competenze trasversali maggiormente sviluppate sono di tipo
- informatico (saper utilizzare il mezzo tecnico per trovare soluzioni a problemi altrimenti non risolvibili con le conoscenze acquisite.
- Manualità fine. La consuetudine a maneggiare strumenti delicati, precisi ed a volte costosi ha sviluppato le capacità di manualità fine. Tranquillamente i ragazzi riuscivano ad orientare e posizionare meridiane portatili anche complesse imprestateci dall’esperto o utilizzare il GPS.
- Sviluppo delle capacità logiche

FATTORI DI SUCCESSO E DI CRITICITA’

I principali fattori di successo dell’esperienza si possono individuare in quelli che ritengo anche essere i punti di forza della programmazione:
- tutte le fasi sono partite da attività pratiche, con possibilità di affrontare in modi diversi gli stessi nodi concettuali;
- tempi a disposizione non misurati per poter svolgere le varie attività;
- motivazione reale e non calata dall’alto anche nelle fasi più teoriche o astruse;
- possibilità per tutti i bambini (anche quelli con più difficoltà) ad inserirsi nel progetto al loro livello senza sentirsi esclusi.
I fattori critici individuati e che potranno solo essere risolti con un maggior sforzo organizzativo in fase di progettazione sono stati la coordinazione (tempi e metodologia) delle attività in questione con le attività storico-geocrafiche nonché di educazione all’immagine. E’ senz’altro un’esperienza positiva poiché permette di essere riproposta e ripetuta in contesti diversi e ponendo più l’accento su alcuni aspetti (storico geografici, matematici, astronomici …) piuttosto che su altri. Soprattutto le fasi inerenti le attività costruttive possono essere semplificate. Un aspetto che può rivelarsi critico è la costruzione di un orologio solare da esporre sulla facciata della scuola o simili poiché nella fase terminale i ragazzi si sentono sotto pressione per l’aspetto estetico finendo per utilizzare molto più tempo per abbellire l’orologio che per curarne gli aspetti tecnici. Forse la costruzione di semplici orologi portatili è alla fine più remunerativo per una piccola scuola mentre può essere senz’altro interessante potendo disporre di più gruppi classe di ragazzi la realizzazione di opere più complesse (grandi meridiane analemmatiche da giardino…).

Riflessione sull’esperienza

Ritengo l’esperienza significativa in quanto affronta argomenti (il tempo, la sua misura, il moto apparente del sole…) che fanno parte della vita di tutti i giorni ma che solitamente non vengono mai affrontati in modo strutturato e organico ma nei migliori dei casi solo teoricamente ed in modo episodico nella scuola elementare. L’esperienza è stata molto coinvolgente in modo particolare quando mi sono accorto che ero riuscito a contagiare i ragazzi nella passione verso la scoperta degli strumenti antichi e le esperienze fatte secoli prima di noi da altri studiosi.
Nella mia pratica didattica quotidiana quest’esperienza è stata una conferma della necessità di partire sempre da situazioni operative rispettando i tempi dei ragazzi e permettendo a loro di partecipare secondo le capacità individuali alla realizzazione di un progetto reale.
Possibili sviluppi dell’esperienza.
Come già esplicitato negli obiettivi generali dell’esperienza( "realizzare un percorso all'interno del Parco della Polveriera illustrante la storia della misura astronomica del tempo") quest’anno lo stesso percorso verrà riutilizzato , con i dovuti aggiustamenti, da più classi di diversi ordini di scuola (elementari, medie, superiori).
 

SLIDES UTILIZZABILI CON I BAMBINI

Cinquanta slides in ordine progressivo scaricate da un sito Internet collegato al Coordinamento Gnomonico Italiano – Progetti Gnomonici Settoriali / Didattica: http://utenti.tripod.it/abcgnomonica in cui Charlie Brown e amici illustrano il cammino dalla osservazione del Sole alla meridiana con immagini efficaci e linguaggio semplice e chiaro.

UNITA' DIDATTICA 1

OROLOGIO SOLARE: una sintesi di Scienza, Tecnologia e Arte, con più di 5000 anni di storia alle spalle. Il più semplice degli orologi solari, l’orologio equatoriale, e l’esperienza di Ipparco per la determinazione della data degli equinozi.
Un esempio di rapporto tra scienza tecnologia nel passato. Sostanzialmente l’orologio è costituito dalle due superfici di uno stesso quadrante, in genere di forma circolare, una rivolta al Polo Nord (quadrante superiore) e l’altra al Polo Sud (quadrante inferiore): a seconda della stagione si utilizzerà l’una o l’altra faccia, ad eccezione degli equinozi in occasione dei quali il quadrante non segna ore: in tali giorni il Sole si trova infatti nello stesso piano della circonferenza oraria, quello che rappresenta l’equatore. Tale circostanza permette di ripetere, per ben due volte nel corso dell’anno, l’esperienza eseguita da Ipparco di Nicea nel II secolo a.C.

UNITA' DIDATTICA 2

La determinazione della direzione nord-sud, del meridiano locale e della declinazione di una parete. Questa esperienza prende l’avvio da presupposti storici e si basa sulla osservazione della realtà astronomica giornaliera. Dall’osservazione della salita graduale e costante del Sole al mattino e della sua discesa pomeridiana fino al tramonto con un momento di massima altezza nel cielo, nasce l’idea di utilizzare il Sole (unitamente allo gnomone) per determinare il meridiano locale e quindi la direzione del nord-sud geografico, nonché la declinazione di una parete (sulla quale ad esempio si vuole costruire un orologio solare o di cui ci interessa semplicemente conoscere l’esatto orientamento) cioè di quale angolo varia il suo orientamento rispetto ad una parete esattamente direzionata secondo l’asse est-ovest.

UNITA' DIDATTICA 3