Idee per insegnare la fotosintesi

Cari amici, come state?

Qui a Parma le cose procedono ancora lentamente. Forse (e lo dico piano) la quarantena sta cominciando a dare i suoi frutti perché sembra che il numero dei nuovi contagi stia lentamente diminuendo, ma il numero di persone che continuano a morire ogni giorno è ancora così alto da lasciarmi senza fiato.

Le lezioni quotidiane continuano ad essere il mio faro. Mi obbligano a dare una scansione regolare alle giornate e mi aiutano a non perdere l’orientamento.

La mattina mi alzo sempre più stanca e mi sembra di avere sempre meno energia, come una sorta di batteria solare che avrebbe bisogno di un po’ di sole, appunto, per ricaricarsi. Eppure, quando mi collego e vedo le loro faccette assonnate, li vedo sorseggiare la colazione nelle loro camere, nelle loro cucine, nelle loro sale da pranzo, li vedo controllare i fratellini più piccoli mentre parlano con me, vedo le loro mamme stirare sullo sfondo, insomma… li vedo, tutto torna al suo posto, almeno per un po’.

#lascuolanonsiferma 

Questa volta, non è il solito, inutile hashtag per farsi “notare” sui social. Questa volta è meravigliosamente vero. Noi insegnanti, come sempre del resto, siamo la scuola e la stiamo portando nelle case dei ragazzi con tanta passione e creatività. Questa volta questo hashtag è tutto nostro, parla di noi, di noi che stiamo facendo la scuola, di noi che stiamo facendo la differenza. Mai come in questo momento mi sono sentita più fiera e felice del lavoro che faccio, mai come in questo momento ho sentito così forte il senso di appartenenza alla comunità educante, mai come in questo momento ho sentito più forte la gioia che questo lavoro mi regala ogni giorno.

Non fraintendetemi, è una felicità che costa cara in termini di energia. È una felicità esigente, che non fa sconti, ma è una felicità che torna, puntuale, ogni giorno quando, nonostante il sonno, la stanchezza, le preoccupazioni, la paura per le persone care ammalate, loro ti sorridono, scherzano, partecipano alla lezione, ti riempiono di domande.

Sono sfinita, è vero, perché questa assurda situazione non mi permette di ricaricarmi, di rinnovare le energie, di trovare riposo nel sonno, ma mi sento fortunata e sono grata perché non dimentico che io sono qui, al sicuro, nella mia casa a continuare il mio lavoro mentre tante, troppe persone stanno soffrendo o non ci sono più.

Questo è il mio stato d’animo, cari amici, e per questo sentivo di non voler più scrivere per un po’, perché non sento di avere nulla da aggiungere che non sia stato già detto, da altri.

In questi giorni però, ho ricevuto alcune vostre mail e in qualche caso mi avete chiesto idee per attività che volete fare con i vostri ragazzi e così ho pensato che finché durerà questa assurda quarantena pubblicherò possibili spunti dietro vostre richieste per cercare di esservi utile, come posso.

Questa settimana parto con Giusi che mi ha chiesto suggerimenti sulla fotosintesi.

C’è un’attività molto carina che faccio da parecchi anni e che, sicuramente, molti di voi conosceranno, che sfrutta dei piccoli dischetti di foglie di spinaci o oltre piante per studiare la fotosintesi.

Questa è un’attività che avevo preso dal web, tradotto e riadattata quando collaboravo ad un bel progetto, un repository di attività per insegnare che, purtroppo, non esiste più: iCleEn – interrogarsi su clima ed energia (Lo ricordate? Una bellissima idea di Matteo Cattadori per il MUSE di Trento). Il sito da cui avevo preso e tradotto l’attività al momento non è più disponibile per cui mi risulta difficile darvi i giusti riferimenti dell’autore, ma è un’attività molto diffusa online (per esempio qui) per cui stabilirne la paternità (o la maternità) non è poi così importante questa volta. Di che si tratta?

Dischetti di foglia galleggianti

Questa è un’attività che consente agli studenti di fare un semplice studio qualitativo e quantitativo della fotosintesi usando dei pezzetti di foglie a forma di dischetto. A differenza di altre esperienze simili utilizzate a scuola, come ad esempio quelle che con la pianta acquatica Elodea, questa tecnica dei “dischetti di foglia galleggianti” permette di raccogliere in modo semplice dati quantitativi affidabili e comprensibili per gli studenti.

Dopo alcune fasi preparatorie, i dischetti realizzati con le lamine fogliari verranno immersi in acqua e man mano che libereranno ossigeno, come conseguenza della fotosintesi, inizieranno a galleggiare. Misurando il tempo trascorso e la quantità di dischetti che galleggiano sarà possibile stimare la velocità con cui la fotosintesi procede. 

Di solito, le foglie, e quindi i dischetti di foglia, galleggiano. I gas presenti all’interno del tessuto fogliare (il mesofillo) circolano liberamente negli ampi spazi intercellulari presenti tra cellule tondeggianti che sono disposte in modo irregolare. All’inizio dell’esperimento questi spazi intercellulari vengono riempiti con una soluzione di bicarbonato di sodio (NaHCO3) che fa aumentare la densità complessiva della foglia e, quindi, i dischetti affondano.  Gli ioni bicarbonato della soluzione vengono utilizzati dalle cellule come fonte di carbonio per la fotosintesi. Man mano che la fotosintesi procede, l’ossigeno viene rilasciato all’interno della foglia modificandone la galleggiabilità e i dischetti si solleveranno cominciando, appunto, a galleggiare.
Poiché la respirazione cellulare, che consuma ossigeno, avviene nello stesso momento, la velocità con cui i dischi risalgono è una misura indiretta della velocità con cui avviene la fotosintesi.

Cosa serve:

  • bicarbonato di sodio
  • sapone liquido
  • siringa di plastica da 10 cc (o più grande) a cui è stato rimosso l’ago
  • foglie
  • foratrice
  • bicchiere di plastica
  • timer
  • fonte di luce (es. una lampada da tavolo)

Prima dell’attività:

Preparare 300 ml di soluzione di bicarbonato di sodio. Il bicarbonato serve come fonte alternativa di anidride carbonica disciolta per la fotosintesi. Preparare una soluzione allo 0.2 % (circa 1/8 di un cucchiaino da tè di bicarbonato in 300 ml d’acqua).

Procedura:

Suddividere la classe in piccoli gruppi di 3-4 studenti al massimo. Distribuire a ciascun gruppo di lavoro la “scheda studente” e assisterli nello svolgimento delle fasi indicate.

Preparazione della soluzione di bicarbonato
Mettere 0,6 g di bicarbonato (circa 1/8 di un cucchiaino da te) in un bicchiere. Aggiungere circa 300 ml di acqua. Mescolare con cura. Aggiungere 1 goccia di sapone liquido alla soluzione di bicarbonato di sodio. Il sapone bagna la superficie idrofobica della foglia permettendo alla soluzione di penetrare al suo interno. Evitare di formare schiuma. Se la soluzione genera schiuma diluirla con altra soluzione di bicarbonato di sodio.

Preparazione dei dischetti di foglie
Tagliare 10 o più dischetti di foglia. Lo strumento migliore per farlo è una foratrice, ma nel caso non sia disponibile, con le foglie di spinaci si possono usare anche delle cannucce di plastica.

Infiltrare le foglie con la soluzione
Rimuovere lo stantuffo della siringa e inserirvi i dischetti di foglia. Rimettere lo stantuffo facendo attenzione a non schiacciare i dischetti. Spingerlo finché resta solo una piccola quantità d’aria mantenendo i dischetti di foglia nella siringa. Aspirare un piccolo volume di soluzione di bicarbonato di sodio nella siringa. Agitare gentilmente la siringa per mettere in sospensione i dischetti di foglie nella soluzione.
Chiudere con un dito l’apertura della siringa e tirare lo stantuffo per creare un vuoto. Mantenere questo vuoto per circa 10 secondi continuando a muovere i dischetti di foglie. Lasciare andare lo stantuffo. In questo modo la soluzione di bicarbonato si infiltrerà negli spazi aerei del tessuto fogliare causando poi l’affondamento dei dischetti. Ripetere, se necessario, la procedura 2 o 3 volte. Se dopo tre passaggi i dischetti non affondano ancora, è probabile che nella soluzione non ci sia abbastanza sapone. Aggiungere, quindi, altro sapone e ripetere la procedura.

La scelta del tipo di foglia da utilizzare è l’aspetto critico di questa esperienza. La lamina fogliare deve essere liscia e non troppo spessa. Evitare, quindi, piante con foglie pelose. L’edera e le foglie di spinaci freschi sono perfette. L’edera in particolare sembra fornire i risultati migliori, ma io ho sempre usato gli spinaci “baby” da insalata. Sembra che vadano bene anche altri tipi di foglie di piante d’appartamento, purché prive di cuticola spessa, ma io non le ho provate e non posso confermarlo. Un’altra cosa importante è evitare di tagliare i dischetti in corrispondenza delle nervature fogliari più grandi.

Una volta infiltrati i dischetti, versare la restante soluzione con il bicarbonato di sodio in un bicchiere di plastica trasparente fino ad un livello di circa 3 cm e inserire i dischetti nella soluzione. Mettere il bicchiere sotto una fonte di luce e far partire il cronometro. Alla fine di ogni minuto, registrare il numero di dischetti che galleggiano in una tabella (la tabella sarà a tre colonne: minuti trascorsi, numero di dischetti che galleggiano  in presenza di luce e numero di dischetti in assenza di luce). Mescolare per rimuovere dalle pareti del bicchiere i dischetti che possono esservi rimasti adesi. Continuare fino a che tutti i dischetti risalgono dal fondo e galleggiano.

Ripetere la procedura coprendo il bicchiere in modo che i dischetti rimangano al buio. Ogni minuto, rimuovere la copertura e contare quanti dischetti galleggiano. Inserire i valori ottenuti nella colonna della tabella “numero di dischetti che galleggiano senza la luce”.

Conclusioni:

FASE 1 – Numero dischetti galleggianti
Realizzare un semplice grafico dove sull’asse delle X ci sarà il parametro “minuti trascorsi” e sull’asse delle Y il parametro “dischetti galleggianti”. Inserire nel grafico i dati contenuti in entrambe le tabelle evidenziandoli in modo differente (ad esempio con colori diversi).

Osservare attentamente l’andamento dei due tipi di dati nel grafico realizzato e rispondere alle seguenti domande.

  • Perché i due campioni si sono comportati in maniera così diversa?
  • Quali sono state le conseguenze della presenza di luce sul campione “CON la luce”
  • A cosa è servito il bicarbonato presente nella soluzione?

FASE 2
In questa seconda fase di riflessione, vengono presentate due diversi scenari ipotetici per questo esperimento. Per ognuna i ragazzi dovranno rispondere ad alcune domande.

Scenario A
Immaginare di avere a disposizione una sorgente luminosa in cui si può controllare, regolandola (e anche misurare) la quantità di luce che viene emessa.
Immaginare di fare numerose prove come quella realizzata con i campioni “CON luce” e “SENZA luce”. Questa volta, però, i campioni vengono esposti a intensità luminose differenti.

Ad esempio:
– il campione 1 viene esposto per 15 minuti a una sorgente luminosa che emette 100 lumen (è l’unità di misura della intensità luminosa)
– il campione 2 viene esposto per 15 minuti a una sorgente luminosa che emette 200 lumen
– il campione 3 viene esposto per 15 minuti a una sorgente luminosa che emette 300 lumen
• ecc…

  • Che aspetto avrebbe un grafico (ipotetico) che illustra la relazione esistente tra “numero dei dischetti galleggianti” e “intensità luminosa”?
  • Quali potrebbero essere le ragioni di quel comportamento?

Scenario B
Immaginare di aver svolto l’esperimento e di avere a disposizione un campione di dischetti “CON la luce” dopo averlo esposto alla radiazione luminosa per 15 minuti.
Immaginare di mettere quello stesso campione al buio per altri 30 minuti.

  • Cosa potrebbe succederebbe ai dischetti? Come si comporterebbero? Continuerebbero a galleggiare o affonderebbero?
  • Che andamento avrebbe un grafico ipotetico che rappresenta il comportamento dei dischetti per tutti i 45 minuti complessivi?
  • Quali potrebbero essere le ragioni di quel comportamento?

Che ne pensate di questa attività?

Per come è impostata, sarebbe adatta per la fase di Elaborate (e non di Explore), ossia quando gli studenti già conoscono i processi della fotosintesi e sono, quindi, in grado di ragionare su quanto osservano.

Come sempre, in questi casi, questa attività sarebbe perfetta se realizzata in laboratorio, dove i ragazzi possono lavorare in gruppo, ma se avete letto bene cosa serve penso che questo sarebbe un esperimento perfetto da poter realizzare anche a casa e quindi anche adesso.

I ragazzi potrebbero, ad esempio, filmare l’esperimento e fare una video relazione oppure l’insegnante filma l’esperimento e i ragazzi lavorano a gruppi inserendo i dati nella tabella e analizzandoli insieme come se fossero a scuola. Per quanto mi riguarda, penso che se sono loro a realizzare il video non solo potenzieranno molte più competenze ma si divertiranno molto di più nel farlo (senza far impazzire troppo i genitori). Voi, invece, come fareste?

Per oggi è tutto cari amici e se avete delle richieste particolari scrivetemi. Se avrò una risposta alle vostre domande la condividerò qui!

Come sempre, la scheda con l’attività la riceverete nella prossima newsletter.

Un abbraccio a tutti!

Barbara

Altri materiali utili:

3 pensieri su “Idee per insegnare la fotosintesi

  1. Molto interessante il materiale di virtual lab. L’esperienza dei dischetti l’abbiamo realizzata nel corso di Formazione IBSE a Firenze.Io ho introdotto l’argomento con una traccia storica : Van Helmont, Priestley, de Saussure,Pelletier,Caventou.Grazie Barbara.

    • Che bella idea Claudia! Ricordo che l’attività dei dischetti l’avevamo presentata in un workshop tanti anni fa insieme a Matteo Cattadori, Maddalena Macario e credo anche Cristiana Bianchi quando lavoravamo insieme al progetto iClean di Matteo. Bei tempi 😍 Comunque è carina e funziona sempre

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