Terremoti e vulcani

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    Scienze della Terra

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    Classi: 2° biennio

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Riassunto / Abstract

I terremoti e i vulcani sono tra le manifestazioni più spettacolari attraverso cui il nostro pianeta libera l’energia dal suo interno. Al fine di comprendere le relazioni fra tettonica delle placche e fenomeni sismici e vulcanici, viene proposto un percorso didattico basato  sulla metodologia costruttivista, detta delle cinque “E”, descritta in allegato, e sull’uso di risorse in inglese (CLIL). Le tematiche affrontate hanno l'obiettivo di sensibilizzare gli studenti ai concetti di prevenzione e riduzione del rischio sismico e vulcanico per sviluppare atteggiamenti corretti in caso di eventi naturali e per costruire una cultura basata su una corretta pianificazione territoriale.

Scheda sintetica delle attività

Il percorso didattico è diviso in due moduli:
1. Terremoti
2. Vulcani

Il modulo 1. Terremoti, si articola in 6 attività:
  • Attività 1.1 (engage): Visione di un video
  • Attività 1.2 (explore): Come si originano i terremoti
  • Attività 1.3 (explore): Giochiamo con le onde
  • Attività 1.4 (explain - evaluate): Le faglie
  • Attività 1.5 (elaborate): Sismogrammi e determinazione della posizione dell’epicentro
  • Attività 1.6 (evaluate): Verifica finale

Il modulo 2. Vulcani si articola in 7 attività:
  • Attività 2.1 (engage): Visione di un video
  • Attività 2.2 (explore): Magma e lava 
  • Attività 2.3 (explore): La viscosità della lava
  • Attività 2.4 (explore): Le rocce raccontano
  • Attività 2.5 (explain ): I vulcani
  • Attività 2.6 (elaborate): Costruire un vulcano
  • Attività 2.7 (evaluate): Verifica finale

Risorse necessarie

Nelle schede di ciascuna attività, riportate in allegato, vengono indicate le risorse necessarie (materiali e strumentazioni).

Prerequisiti necessari

  • Conoscenza di concetti quali forza, pressione, energia;
  • conoscenza delle proprietà della materia, degli stati di aggregazione e dei passaggi di stato;
  • conoscenza della struttura della Terra;
  • conoscenza della teoria della tettonica a placche.

Obiettivi di apprendimento

  • Costruire il concetto di fenomeno sismico e vulcanico come risposta (effetto) alla dinamica endogena della Terra (causa);
  • comprendere i processi e fenomeni legati a trasformazioni fisiche e chimiche, con particolare riferimento ai fenomeni vulcanici (ad esempio il passaggio di stato di sostanze solide a diverso punto di fusione, l’espansione di vapori e gas per riscaldamento, le reazioni chimiche con produzione di gas, ecc.);
  • correlare la formazione delle rocce magmatiche intrusive ed effusive alla differente dinamica dei magmi in profondità.
  • fornire agli studenti strumenti di lettura analitica e critica della complessità del mondo naturale, stimolando l’applicazione delle fasi del metodo scientifico in contesti reali;
  • modellizzare strutture e fenomeni naturali difficilmente osservabili nel loro complesso operando le adeguate riduzioni di scala, tenendo presente la qualità del dato ottenuto e la sua attendibilità/estendibilità alla realtà;
  • saper usare il web come strumento di ricerca e studio di fenomeni su ampia scala, come eruzioni e fenomeni tettonici e saper correlare queste conoscenze alle valutazioni sul rischio sismico e vulcanico delle diverse regioni del mondo, con particolare riguardo all'area italiana.

Dotazioni di sicurezza

Nessuna

Svolgimento

MODULO 1: I TERREMOTI

Il modulo si articola in 6 attività scandite seguendo la metodologia delle cinque “E”, di cui in allegato è riportata una breve descrizione. Ciascuna attività fa riferimento a schede di laboratorio (allegati), video, simulazioni e siti web (si indica l'indirizzo). Sono suggerite due prove di valutazione, una intermedia e una finale (allegati).

Attività 1.1 (engage)
L’attività parte con la visione di un video che mostra la distribuzione degli eventi sismici dal 2001 al 2015 https://www.youtube.com/watch?v=Ed0tGlfJHiY. In questo video la dimensione di ogni cerchio (singolo evento sismico) è proporzionale alla magnitudo del terremoto e il colore rappresenta la profondità dell'ipocentro.
Si avvia un brainstorming con gli alunni al fine di capire quanto già sanno circa i terremoti e la propagazione delle onde sismiche. In questa prima fase gli studenti esplicitano le proprie idee, si confrontano e il docente raccoglie i diversi punti di vista, evitando di commentarli.
Domande possibili per avviare la discussione:
  • Avete sperimentato nella vostra vita situazioni legate ad eventi sismici? Se sì, quale è stato il vostro comportamento e quello delle persone a voi accanto?
  • Sapreste definire un terremoto? Quali ne sono le cause?
  • Che cosa è per voi il rischio sismico?

Attività 1.2 (explore): Come si originano i terremoti
L'attività si pone la finalità di far comprendere agli alunni le cause che determinano i terremoti, con particolare riferimento al modello del rimbalzo elastico proposto nel 1910 da Harry Reid (https://www.youtube.com/watch?v=Z9gO3uhR6Kc). Gli alunni lavoreranno con bastoncini di legno e ne provocheranno la rottura applicando forze alle loro estremità. Gli alunni possono lavorare in piccoli gruppi utilizzando la scheda di laboratorio fornita negli allegati, successivamente, tutti insieme, con la guida del docente, discuteranno e analizzeranno l’esperienza cercando di comprendere la relazione tra la rottura dei bastoncini e la generazione dei terremoti. Il docente guiderà la classe a formulare la definizione di terremoto e a capire la differenza tra ipocentro e epicentro.
Dopo l’attività, il docente guiderà gli alunni a comprendere come i terremoti possono essere spiegati dalla teoria della tettonica a placche.
Approfondimento: Terremoti e teoria della tettonica a placche

Attività 1.3 (explore): Giochiamo con le onde
L’attività ha lo scopo di far comprendere agli alunni alcune caratteristiche delle onde e, in particolare, delle onde sismiche, attraverso le quali si trasmette nel suolo l’energia prodotta nell’ipocentro di un terremoto. L’insegnate può introdurre l’attività spiegando la differenza tra onde primarie (onde P), onde secondarie (onde S) e onde superficiali (onde  L e R). Nella scheda di laboratorio, fornita tra gli allegati, è presente una breve introduzione sull'argomento. Scopo dell’attività è anche rimuovere la misconcezione molto frequente secondo cui le onde trasportano materia.
Gli alunni possono usare la simulazione della propagazione delle onde sismiche usando una corda o una molla per comprendere la differenza tra impulso e onda periodica. 

Attività 1.4 (explain - evaluate): Le faglie
L’attività prevede una fase di spiegazione in classe in cui il docente introduce il concetto di faglia e relative caratterizzazioni (vedi allegato Attività 1.4_Le faglie). L’attività di laboratorio prevede la costruzione di modelli di faglie seguendo la scheda. L’attività di laboratorio può essere preceduta da una fase in cui l’insegnante valuta le conoscenze apprese dagli alunni: nelle prove di verifica allegate si fornisce un esempio di prova di valutazione intermedia con la griglia di correzione.  Nel caso di esiti mediamente negativi della verifica, l'insegnante può prevedere attività di ripasso e consolidamento.

Attività 1.5 (elaborate): Sismogrammi e determinazione della posizione dell’epicentro
Con questa attività gli alunni impareranno a leggere e interpretare sismogrammi (allegato attività 1.5.1) e a determinare la posizione dell’epicentro di un terremoto e misurarne la magnitudo (allegato attività 1.5.2). Le schede sono corredate da utilissime informazioni sulla lettura dei sismogrammi e da istruzioni dettagliate per eseguire le misure. Prima di queste attività è consigliabile una lezione sulle scale di misurazione dell’intensità dei terremoti e sui vari tipi di sismografi. Si allega un articolo "Le scale di Magnitudo di un terremoto", a cura di Raffaele Viola, importato dal sito: http://www.distar.unina.it/it/divulgazione/calcolo-della-magnitudo.
Si allega inoltre il documento “Pratica sismologica negli osservatori tradizionali” scritto dal prof. Luciano Giovani che ha lavorato presso l’Osservatorio Sismico Centrale di Monte Porzio Catone, ricercatore con una grande esperienza sull’analisi e interpretazione dei sismogrammi, che fino alla metà degli anni ottanta si eseguivano in modo non automatico. Questo documento è un approfondimento molto utile per capire in dettaglio come si esegue una lettura di un sismogramma e come si ricavano da questo misure di distanza della stazione di rilevamento dall’epicentro e misure di magnitudo.

Attività 1.6 (evaluate): verifica finale

MODULO 2: I VULCANI

Le attività previste dal modulo sono pensate in modo tale da coinvolgere e motivare gli alunni alla comprensione dei fenomeni vulcanici.
Gli studenti vengono condotti attraverso un percorso che lega “ciò che viene fuori dalla Terra” (prodotti vulcanici) con i fenomeni che avvengono all’interno della Terra. È possibile, quindi, ricostruire “al contrario” il percorso: partendo dalla conoscenza e dall’analisi di prodotti vulcanici (rocce vulcaniche, piroclasti, ecc.) si risale all'origine.
Sarà opportuno anche rendere consapevoli gli studenti, attraverso discussioni guidate e studi di caso, dei rischi legati ai fenomeni vulcanici.
L’uso del web renderà possibile anche la localizzazione dei vulcani e lo studio della loro distribuzione, per collegarla con il modello della tettonica delle placche.
Il modulo si articola in 6 attività scandite seguendo la metodologia delle cinque “E”.
Ciascuna attività fa riferimento a schede di laboratorio (allegati), video, simulazioni e siti web (si indica l'indirizzo).

Attività 2.1 (engage)
L’attività può partire con la visione di un video: si consiglia il video della spettacolare eruzione del vulcano islandese situato sotto il ghiacciaio Eyjafallajokull, avvenuta il 21 marzo 2010, definito come il “vulcano che ha fermato il mondo”, in quanto le ceneri vulcaniche liberate nell’atmosfera dall’eruzione fermarono moltissime attività dell’emisfero Nord del pianeta, bloccando per diversi giorni i ¾ dei voli nei paesi del Nord Europa, con danni economici ingenti (https://www.youtube.com/watch?v=3ydnLkVvfZM). Nel caso fosse possibile, si potrebbe iniziare il percorso con una visita geologica su un vulcano. L’attività iniziale deve comunque essere particolarmente coinvolgente e suscitare negli alunni interesse, curiosità e domande.

Dopo la visione del video o durante l’escursione, si può avviare un brainstorming per capire quali siano le conoscenze che gli alunni posseggono sull'argomento, per decidere l’impostazione da dare alle successive attività. Domande possibili per avviare la discussione:
  • Sapresti definire un vulcano?
  • Quali sono le cause che determinano un’eruzione?
  • Quali sono i prodotti di un’eruzione?

Attività 2.2 (explore): Magma e lava 
L'attività si pone la finalità di far comprendere agli alunni la differenza tra magma e lava utilizzando bottigliette di bibite gassate (vedi attività 2.2).

Attività 2.3 (explore): La viscosità della lava
L’attività ha lo scopo di far comprendere agli alunni come la differente viscosità della lava, che dipende dalla temperatura e dalle sostanze in essa disciolte, ne caratterizza il comportamento (vedi attività 2.3).

Attività 2.4 (explore) Le rocce raccontano
Il documento allegato è tratto dal sito: http://forum.indire.it/repository/working/export/6581/attivita2-step2.html

Attività 2.5 (explain): I vulcani
Questa attività prevede lezioni interattive in cui l’insegnante, servendosi anche di risorse WEB, spiega i seguenti argomenti, tenendo presente l’impostazione già citata: partire da quello che si vede (prodotti delle eruzioni) per studiare quello che non si vede (differenti tipologie di vulcani, struttura di vulcani, i fenomeni vulcanici e teoria della tettonica delle placche)
  • Le eruzioni: perché avvengono, dove avvengono, come possono essere
  • I prodotti delle eruzioni effusive: le lave, come si formano, la loro composizione chimica, i vari tipi di lave
  • I prodotti delle eruzioni esplosive: i piroclasti
  • I vulcani: classificazione
  • Come sono i vulcani italiani
  • Localizzazione dei vulcani in Italia e nel mondo:
  • Il rischio vulcanico

Sitografia:
http://www.softpedia.com/get/Science-CAD/Erupt.shtml (da questo sito si può scaricare gratuitamente il software “ERUPT” che offre la possibilità di simulare eruzioni scegliendo tra diversi tipi: hawaiana, fumarolica, stromboliana e pliniana. Le simulazioni possono essere modificate modificando i parametri per ciascun tipo di eruzione vulcanica. Ad esempio, se si opta per una simulazione Pliniana, è possibile modificare la posizione, l’intensità, la velocità del vento e la portata.
Si propone altresì la lettura del documento “Osserviamo: tipi di lave e relative rocce magmatiche”, importato dal sito:  http://forum.indire.it/repository/working/export/6581/attivita2-step2.html

Attività 2.6 (elaborate): 
  • Costruire un vulcano (scheda di laboratorio con domande, attività 2.6)
  • Il rischio vulcanico: simulazione di crisi vulcanica
Il sito fornisce i dettagli per un’attività didattica che simula un’eruzione vulcanica. L’alunno deve gestire la crisi a partire dagli avvisi di evacuazione.
Il sito propone un gioco di ruolo: gli studenti sono cittadini la cui vita e i cui mezzi di sussistenza sono in pericolo per la presenza di un vulcano attivo che può o non può eruttare in un prossimo futuro. Gli alunni devono discutere se abbandonare o meno la loro città. Il sito delinea i ruoli e comprende una descrizione del vulcano originale, vero e proprio che ha ispirato lo scenario, Mammoth Mountain in California, con una lista di link. Prima del dibattito, gli alunni devono monitorare l'attività del vulcano e scrivere un articolo su di esso.

I documenti presenti nei siti sopra indicati forniscono idee che possono essere attualizzate nelle realtà italiane.

Attività 2.7 (evaluate):
è proposto un esercizio (in inglese) che prevede che gli alunni lavorino in modo indipendente. L'esercizio consiste in una serie di domande più link utili e una mappa. Gli studenti raccolgono dati e informazioni per rispondere a domande circa le cause geologiche e gli effetti di un'eruzione vulcanica. L'esercitazione include giochi di ruolo e una gita virtuale.

Bibliografia

Autori

De Masi Ernesta

Schede / Allegati

Prove di verifica