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Livello 1
Riferisce le impressioni che derivano dall’approccio sensoriale con materiali o sostanze di uso quotidiano. Riconosce, descrive e rappresenta le diverse tipologie di materiali che ritrova nella realtà in cui vive: costruisce una prima classificazione empirica.
1.1 Riconosce sensazioni derivate da contatto/manipolazione di materiali d’uso quotidiano, le descrive con linguaggio comune e le associa a caratteristiche/proprietà dei materiali;
Le proprietà fisiche dei materiali, di solito, sono ciò che possiamo osservare con i nostri sensi. (vista, olfatto, udito, tatto, gusto).
Materiali nella vita di tutti i giorni.
1.2 osserva e descrive materiali d’uso quotidiano e ne evidenzia le caratteristiche con linguaggio comune; ( fonte “Testo semplificato di tecnologia “. )
Gli oggetti che vediamo intorno a noi sono fatti di materiali diversi. Ecco alcuni esempi: le finestre sono fatte di vetro; le maniglie delle finestre sono di metallo (il ferro, l’oro, l’argento ecc. sono metalli; essi si trovano nei minerali ); i mobili (cioè i banchi, le sedie, gli armadi ecc.) sono fatti di legno; i vestiti sono fatti di fibre tessili (servono per fare le stoffe, possono essere naturali, come la lana, il cotone e il lino, o sintetiche, come l’acrilico, oppure miste).
Gli uomini ricavano il vetro, i metalli e molti altri materiali dalle risorse naturali della Terra; con questi materiali, costruiscono gli oggetti.
Sulla Terra ci sono tante risorse naturali importantissime per gli uomini: l’aria, l’acqua, il petrolio, il legno, i minerali ecc. Le risorse naturali possono essere rinnovabili o esauribili.
Il legno è una risorsa rinnovabile. Quando gli uomini tagliano gli alberi di un bosco per avere la legna, utilizzano una risorsa naturale; quando piantano altri alberi al posto di quelli abbattuti, rinnovano la risorsa utilizzata.
Il petrolio, invece, è una risorsa esauribile: gli uomini possono usarla ma non possono rinnovarla.
Le materie prime sono le risorse naturali che gli uomini possono utilizzare in vari modi: alcune materie prime (come i cereali, la frutta, le carni, il latte) servono per nutrirsi; altre materie prime (come il legno, le fibre tessili e i minerali) servono per fabbricare gli oggetti; altre materie prime (il carbone, il petrolio, il metano) servono per il riscaldamento degli edifici e per far funzionare le macchine.
1.3 propone classificazioni dei materiali d’uso comune in base a caratteristiche che ritiene significative come l’origine, il colore, il peso specifico, le sostanze di cui sono composti.
Livello 2
Individua le caratteristiche chimico-fisiche che accomunano / differenziano i diversi materiali e le sostanze; comprende le possibili trasformazioni cui questi sono soggetti.
2.1 Comprende e utilizza i linguaggi specifici delle scienze riferiti al settore dei materiali, delle sostanze e delle loro trasformazioni;
Proprietà fisiche dei materiali.
Durezza, duttilità, densità, conducibilità, espansione termica, punto di fusione, proprietà ottiche e magnetiche; costo della materia prima, idoneità al riciclaggio, facilità di fabbricazione, ecc. sono le proprietà fisiche di un materiale e hanno un ruolo importante nella loro selezione per una particolare applicazione.
Lucentezza: ‘argento è lucido e il gesso è opaco.
Trasparenza: la capacità di consentire il passaggio della luce. Il vetro è trasparente e le tende sono opache.
Viscosità: i liquidi densi come il miele sono molto viscosi mentre l’acqua scorre facilmente.
Durezza • La capacità di un materiale di resistere all’usura e ai graffi.
materiali elencati in ordine di durezza: • Diamante • Ceramica) • Carburi • Acciai temprati • Ghise • Rame • Acrilico • Alluminio • Piombo.
Durezza: il diamante è molto duro e il gesso è molto morbido.
Fragilità • Un materiale che si frattura facilmente in caso di impatto è detto fragile.
Fragilità: Il vetro è fragile ma l’argilla da modellare è flessibile.
Tenacità • La capacità di un materiale di resistere a colpi o impatti improvvisi.
Resistenza • La capacità di un materiale di resistere a forze di tensione, compressione e torsione
materiali elencati in ordine di resistenza alla trazione • Acciaio • Rame • Alluminio • Zinco • Piombo Quale materiale viene utilizzato qui per sostenere il ponte e perché?
Malleabilità • Un materiale che può essere laminato o modellato senza rotture.
materiali elencati in ordine di malleabilità • Oro • Argento • Alluminio • Rame • Stagno • Piombo • Acciaio Di che materiale sono fatte le lattine per bibite? Perché questo materiale viene utilizzato per la lattina?
Malleabilità: l’alluminio è malleabile perché, con un martello, si può modellare in un foglio sottile mentre il vetro si rompe se preso a martellate.
Duttilità • Un materiale che può essere tirato o allungato in un filo o filo sottile.
materiali elencati in ordine di duttilità • Oro • Argento • Alluminio • Rame • Acciaio
Duttilità: Il rame è molto duttile perché può essere tirato in fili sottili.
Elasticità • La capacità di un materiale di tornare alla sua forma originale dopo la deformazione.
Plasticità • La capacità di un materiale di deformarsi in modo permanente senza fratturarsi.
Conducibilità • La capacità di un materiale di consentire al calore o all’elettricità di fluire attraverso esso.
materiali in ordine di conducibilità termica Argento Rame Oro Alluminio Magnesio Silicio Zinco Cobalto Nichel Ferro Platino Stagno Piombo Titanio Mercurio
materiali elencati in ordine di conducibilità elettrica Oro Piombo Platino Mercurio Stagno Argento Nichel Silicio Rame Cobalto Ferro Zinco Alluminio Titanio Magnesio Quale materiale viene utilizzato nel cablaggio elettrico. Perché l’oro o il piombo non vengono utilizzati nei cavi elettrici?
Conducibilità elettrica: il rame lascia passare una corrente elettrica, ma la gomma no.
Densità • È la massa di 1 centimetro cubo (cm 3) di una sostanza. (Massa/ unità di volume)
Densità: la quantità di materia per unità di volume. La roccia è più densa dell’acqua e della schiuma.
Debolezza o Stress • Si verifica quando i materiali sono stati sovraccaricati di lavoro e si fratturano o si guastano.
Rigidità • La capacità di un materiale di resistere alla deformazione per flessione.
Stato della materia: una sostanza può essere un solido, un liquido o un gas.
Punto di fusione: la temperatura a cui una sostanza cambia lo stato da solido a liquido. Il ghiaccio fonde a 0 o. C. Punto di ebollizione: la temperatura a cui una sostanza cambia lo stato da liquido a gas. L’acqua bolle a 100 o. C. Punto di congelamento: la temperatura a cui una sostanza cambia lo stato da liquido a solido. Esempio L’acqua gela a 0 o. C.
Solubilità: la capacità di una sostanza di dissolversi in un solvente. Lo zucchero è solubile in acqua ma l’olio no.
materiali in ordine di proprietà magnetiche. Sebbene la maggior parte dei materiali possa essere in qualche modo influenzata da un campo magnetico, Ferro, Nichel e Cobalto sono migliaia di volte più sensibili di altri materiali. Anche i composti contenenti questi elementi sono magnetici
Proprietà chimiche dei materiali.
Le proprietà chimiche sono la capacità delle sostanze di trasformarsi in sostanze completamente nuove. • Le nuove sostanze hanno un diverso insieme di proprietà dalle sostanze originali.• Le proprietà chimiche non sono facili da vedere fino a quando non avviene il cambiamento, come quando il legno sta bruciando.
• I cambiamenti chimici spesso causano cambiamenti di colore, effervescenza o formazione di schiuma, un cambiamento di temperatura, produzione di suono, luce o odore. • I cambiamenti chimici non possono essere “annullati” perché l’identità della sostanza cambia, a differenza dei cambiamenti fisici, i cambiamenti chimici, si dice, non sono facilmente reversibili • Esempi: digestione, fotosintesi, essiccazione della vernice, bruciatura, ruggine.
REATTIVITÀ E NON REATTIVITÀ • La reattività è la capacità di una sostanza di trasformarsi in una o più sostanze. • L’infiammabilità, un tipo di reattività, è la capacità di bruciare. • Il legno brucia = Infiammabile • Fumo e cenere no = non infiammabile • L’arrugginimento è la reattività del ferro all’ossigeno.
ESEMPI DI CAMBIAMENTI CHIMICI: • Il latte acido ha un cattivo odore perché i batteri hanno formato nuove sostanze nel latte. • La Statua della Libertà è diventata verde perché il rame reagisce all’aria umida. • Le compresse effervescenti fanno bolle perché gli ingredienti reagiscono con l’acqua. • I gas caldi di un razzo si formano perché l’idrogeno e l’ossigeno si uniscono per formare l’acqua.
2.2 riconosce come materiali non solo i solidi ma anche corpi liquidi e gassosi come profumi, odori;
2.1 riconosce e nomina elementi e composti chimici d’uso quotidiano e ne comprende la diversa natura qualitativa. Distingue elementi, composti e miscugli. Identifica i diversi materiali in base alle loro caratteristiche chimico-fisiche;
2.2 riconosce lo stesso materiale nei suoi differenti stati fisici. Osserva il diverso comportamento di materiali organici ed inorganici
rispetto alle variazioni di temperatura. Riconosce la diversità tra trasformazioni chimiche e trasformazioni fisiche;
2.3 conosce le grandezze necessarie alla caratterizzazione dei materiali: densità, peso specifico, temperatura di fusione, temperatura di ebollizione; sa utilizzare metodologie idonee al riconoscimento dei materiali;
2.4 comprende che le caratteristiche chimico-fisiche di ciascun materiale ne determinano e condizionano l’ambito di utilizzo ottimale. È consapevole dei pericoli derivanti da usi non appropriati dei materiali;
2.5 riconosce la conservazione della massa in trasformazioni chimiche e fisiche.
Livello 3
Si pone domande specifiche in relazione all’origine, alle caratteristiche chimico-fisiche, alle trasformazioni dei materiali fino allo smaltimento conclusivo; riflette sulle ricadute positive e negative delle trasformazioni dei materiali su uomo e ambiente. Formula ipotesi di soluzione personale.
3.1 Dimostra di aver rielaborato quanto ha appreso ponendo domande coerenti e pertinenti relative al tema dei materiali, delle loro trasformazioni, degli utilizzi e dello smaltimento;
3.2 riconosce e comprende ipotesi di soluzione presentate dalla cultura scientifica, inerenti l’argomento dei materiali, loro trasformazioni, utilizzi e smaltimento;
3.3 propone e formula ipotesi personali di risoluzione per problematiche inerenti materiali, loro trasformazioni, utilizzi, smaltimento e cambiamento della destinazione d’uso.
Livello 4
Verifica le ipotesi attraverso una ricerca mirata diretta e indiretta di informazioni, dati, strumenti, esperimenti ed elabora una soluzione adeguata in relazione all’origine, alle trasformazioni e allo smaltimento delle sostanze di uso quotidiano.
4.1 Riconosce la natura discreta, atomica e molecolare della materia; comprende che le caratteristiche intrinseche di ciascun materiale derivano dal tipo di elemento o composto di cui è costituito;
4.2 è in grado di utilizzare più strumenti che gli permettono di diversificare percorsi nella ricerca di informazioni relative alla natura della materia;
4.3 si orienta tra le varie informazioni scientifiche inerenti l’origine, le trasformazioni, l’utilizzo e lo smaltimento dei materiali;
4.4 utilizza correttamente strumenti di misura e materiali di laboratorio necessari al contesto;
4.5 effettua misure dirette e calcolare misure indirette utili alla verifica della sua ipotesi;
4.6 utilizza i dati raccolti/selezionati per elaborare una soluzione coerente con la verifica della sua ipotesi inerente l’origine, le trasformazioni, l’utilizzo e/o lo smaltimento dei materiali.
Livello 5
Riconosce un modello relativo a procedure nello studio dell’origine, delle trasformazioni, dell’utilizzo e dello smaltimento dei materiali. Lo ricostruisce e sa applicarlo autonomamente adattandolo a contesti diversi.
5.1 Ricostruisce consapevolmente le procedure messe in atto per la verifica delle sue ipotesi nell’esame dei materiali;
5.2 usa disegni, schemi, diagrammi, grafici, per rappresentare le procedure seguite nello studio di materiali e sostanze;
5.3 descrive il modello procedurale con precisione e con terminologia scientifica appropriata;
5.4 applica procedure simili nella verifica di ipotesi in altri contesti;
5.5 nell’ambito delle procedure di studio di materiali e sostanze, è in grado di riconoscere l’attendibilità di dati o risultati in base alla correttezza procedurale utilizzata per ricavarli.
Livello 6
È consapevole dei mezzi acquisiti che gli permettono di assumere un ruolo attivo, critico e responsabile nei comportamenti personali e sociali relativi a: approvvigionamento, consumo, utilizzo, smaltimento e riciclaggio di materiali.
6.1 E’ consapevole di avere strumenti culturali per poter conoscere e ricostruire modelli strutturali relativi alle caratteristiche chimicofisiche e alle trasformazioni dei materiali e delle sostanze;
6.2 possiede strumenti culturali che gli permettono di interpretare informazioni scientifiche per comprendere caratteristiche, proprietà, impieghi tecnologici e processi di trasformazione dei
materiali;
6.3 è cosciente che il cambiamento dei suoi atteggiamenti e comportamenti può contribuire a migliorare la qualità dell’ambiente e della vita attraverso un utilizzo appropriato e salutare degli oggetti di uso quotidiano;
6.4 ha maturato personali opinioni riguardanti l’ambiente, la sua salvaguardia, lo sfruttamento eco-compatibile delle sue risorse materiali e lo smaltimento dei rifiuti solidi, liquidi e speciali;
6.5 sostiene e confronta le proprie opinioni relative all’approvvigionamento di materie prime, al consumo, utilizzo, riciclaggio e smaltimento di materiali, argomentando in modo propositivo nel contesto sociale;
6.6 manifesta interesse e curiosità di approfondire in maniera autonoma argomenti riguardanti l’approvvigionamento di materie prime, il consumo, l’utilizzo, il riciclaggio e lo smaltimento di materiali.
Livello 7
Riconosce il valore delle Scienze come strumento gratificante di interpretazione della realtà e di orientamento personale anche per accedere ad ulteriori percorsi formativi di tipo scientifico.
7.1 Esplicita la soddisfazione di aver acquisito strumenti culturali che gli permettono di:
– interpretare fenomeni e comprendere comunicazioni scientifiche relative ai materiali e alle sostanze;
– aver maturato comportamenti responsabili relativamente al corretto utilizzo dei materiali di uso quotidiano e al loro smaltimento;
– avere maturato conoscenze scientifiche e opinioni personali riguardanti materiali e di saperle argomentare;
– sentirsi parte attiva nel sociale proponendo un utilizzo responsabile dei materiali;
– approfondire, ampliare e aggiornare le sue conoscenze scientifiche
– conoscere meglio le proprie potenzialità ed i propri limiti ai fini dell’orientamento nel mondo del lavoro.