PIANI DI STUDIO DELLE SCIENZE NATURALI

SCIENZE NATURALI
Linee generali e competenze
Le scienze naturali indagano la natura nei suoi molteplici aspetti: dallo studio della materia nelle sue
svariate strutture e funzioni fino alla complessità dei sistemi e dei fenomeni biologici.
Tre ambiti della scienza, specifici e nel contempo sinergici, concorrono all’acquisizione di strumenti culturali
e metodologici per una comprensione sistematica e approfondita della realtà e sono: le scienze della Terra,
la chimica e la biologia.
Tutte e tre le aree disciplinari, sia pur caratterizzate da concetti e da metodi di indagine propri, si basano
sulla stessa strategia di indagine scientifica che fa riferimento alla dimensione dell’osservazione e della
sperimentazione.
La dimensione sperimentale è un aspetto irrinunciabile della formazione scientifica di uno studente liceale
e, anche quando non siano possibili attività sperimentali in senso stretto, la centralità dell’aspetto
operativo e funzionale della competenza potrà svilupparsi se favorita da attività didattiche centrate sul
compito, che comportino l’applicazione di conoscenze e di abilità nella ricerca di soluzioni a situazioni
problematiche.
In quest’ottica deve orientarsi la programmazione curricolare, la didattica e la valutazione.
L’insegnamento si articola nel quinquennio liceale e le tappe di apprendimento dei vari percorsi disciplinari
non seguono una logica lineare, ma piuttosto si ispirano a criteri di ricorsività, di connessione e di sinergia
tra le discipline. Così accanto a temi e argomenti nuovi si possono approfondire concetti già acquisiti negli
anni precedenti, introducendo nuove chiavi interpretative.
In tal senso, dal punto di vista metodologico, si passa da un approccio iniziale di tipo fenomenologico e
descrittivo a un approccio che progressivamente ponga l’attenzione sui principi, sui modelli, sulla
formalizzazione e sulle relazioni tra i vari fattori coinvolti in uno stesso fenomeno e tra fenomeni diversi,
portando gradualmente lo studente a collegare il livello macroscopico e percettivo dei fenomeni analizzati a
un livello di tipo ipotetico-modellistico, magari più distante da una conoscenza spontanea della realtà, ma
più aderente a un sapere scientifico coerente e completo (sistematico).
Per una completa realizzazione delle potenzialità personali, professionali e sociali di ognuno, sempre più
emerge l’esigenza di superare la frammentazione e la divisione del sapere in rigidi ambiti disciplinari, da cui
ne consegue l’opportunità di individuare snodi concettuali di raccordo tra le scienze naturali con altri ambiti
disciplinari, in particolare con fisica e matematica, ma anche con storia, filosofia e arte.
Lo studio delle scienze naturali, oltre a contribuire al raggiungimento delle finalità generali degli
insegnamenti scientifici, si propone le seguenti finalità specifiche:
 far acquisire una mentalità rigorosa sia di studio, sia di lavoro, per mezzo dell’osservazione,
descrizione e interpretazione attenta di fenomeni e l’uso di un lessico appropriato
 stimolare i discenti a porsi domande significative e ricercarne le risposte
 incoraggiare a capire piuttosto che imparare a memoria
 consolidare la consapevolezza che la conoscenza consente di utilizzare al meglio gli strumenti che le
scienze mettono a disposizione.
 addestrare a una visione prospettica che permetta di passare da un piano microscopico a uno
macroscopico, da un punto di vista locale a una dimensione regionale e planetaria
 fornire elementi per una comprensione ragionevole della dimensione cronologica dei fenomeni
 favorire lo spirito di cooperazione e di iniziativa personale
 favorire la formazione di una cultura ecologica critica e responsabile
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e di fornire le seguenti competenze specifiche:
 osservare, analizzare e descrivere in termini qualitativi e quantitativi fenomeni naturali
 saper effettuare connessioni logiche
 riconoscere o stabilire relazioni
 classificare
 formulare ipotesi in base a dati forniti
 trarre conclusioni basate sui risultati ottenuti e sulle ipotesi verificate
 risolvere situazioni problematiche utilizzando metodi, strumenti e linguaggi specifici
 applicare le conoscenze acquisite a situazioni della vita reale, anche per porsi in modo critico e
consapevole di fronte ai problemi di attualità di carattere scientifico e tecnologico della società
moderna
 utilizzare criticamente strumenti informatici e telematici nelle attività di studio e approfondimento.
Programmazione curriculare
La programmazione curriculare delle scienze naturali si articola in primo biennio, secondo biennio e quinto
anno.
Si riporta di seguito il prospetto sintetico e indicativo delle tematiche relative alle tre aree disciplinari che si
intendono proporre.
PRIMO BIENNIO
Abilità
Conoscenze
Saper riconoscere le caratteristiche essenziali del
metodo scientifico (osservazioni, ipotesi, teorie).
Utilizzare i sistemi di misura.
Descrivere e rappresentare i fenomeni.
Interpretare dati e modelli.
Conoscenze di base
Le fasi del metodo scientifico.
Rapporti, riduzione in scala, percentuali.
Tabelle e grafici.
Grandezze e unità di misura del SI.
Accuratezza e precisione. Cifre significative.
La notazione scientifica.
SCIENZE DELLA TERRA
Per le scienze della Terra si completano e approfondiscono contenuti già acquisiti in precedenza, ampliando
in particolare il quadro esplicativo dei moti della Terra. Si procede poi allo studio descrittivo dei sistemi del
pianeta: geosfera, atmosfera e idrosfera (struttura e caratteristiche).
Abilità
Cogliere relazioni e dimensioni dei corpi componenti
l’universo.
Confrontare le caratteristiche dei corpi del sistema
solare identificando i parametri comuni per la loro
descrizione.
Conoscenze
Elementi di geografia astronomica
Universo e livelli di organizzazione.
Sfera celeste e costellazioni.
Stelle, sistemi galattici.
Distanze astronomiche.
Sistema solare
Struttura, caratteristiche, ciclo vitale del Sole.
Pianeti e satelliti.
Moto dei pianeti (leggi di Keplero e di Newton).
Pianeta Terra
Identificare le conseguenze dei moti di rotazione e di
Forma e dimensioni della Terra.
rivoluzione della Terra.
Reticolato e le coordinate geografiche.
Descrivere le relazioni tra i moti di rivoluzione, il clima e Moti della Terra: caratteristiche e conseguenze.
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i biomi.
Luna
Rappresentare le posizioni relative tra Terra-Luna- Sole. Caratteristiche generali.
Moti della Luna.
Fasi lunari.
Eclissi.
Riconoscere e saper descrivere le strutture della
superficie terrestre.
Individuare l’azione dei principali fattori che
intervengono nel modellamento della superficie
terrestre.
Condurre semplici osservazioni e raccogliere dati sulla
geomorfologia del territorio.
Terra come sistema
Concetto di sistema: aperto, chiuso, isolato.
Geosistema e biosistema.
Litosfera: caratteristiche morfologiche della crosta.
Atmosfera: struttura, composizione.
Temperatura e bilancio termico. Pressione e umidità.
Clima: elementi e fattori.
Idrosfera: Il ciclo dell’acqua.
Distribuzione delle acque.
Acque marine e continentali.
CHIMICA
Lo studio della chimica comprende l’osservazione e la descrizione di fenomeni e reazioni semplici (il loro
riconoscimento e la loro rappresentazione) con riferimento a esempi tratti dalla vita quotidiana; gli stati di
aggregazione della materia e le relative trasformazioni; la classificazione della materia (miscugli omogenei
ed eterogenei, sostanze semplici e composte) e le relative definizioni operative; le leggi fondamentali e il
modello atomico di Dalton, la formula chimica e i suoi significati, una prima classificazione degli elementi
(sistema periodico).
Abilità
Conoscenze
Trasformazioni fisiche e chimiche
Riconoscere la relazione tra le proprietà macroscopiche Stati fisici della materia.
caratteristiche dei vari stati e le interazioni presenti a
Sostanze pure: elementi e composti.
livello microscopico.
Miscugli omogenei ed eterogenei.
Individuare la differenza tra un fenomeno di
Le sostanze pure: composti ed elementi.
trasformazione fisica e uno di trasformazione chimica.
Modello particellare della materia.
Utilizzare le principali tecniche di separazione per
l’analisi qualitativa dei miscugli.
Usare il linguaggio chimico (simboli e nomenclatura
IUPAC) per rappresentare tra le sostanze.
Utilizzare la tavola periodica per ricavare informazioni
sugli elementi chimici.
Individuare gruppi e periodi.
Dimostrare di aver compreso il significato qualitativo e
quantitativo delle formule chimiche Utilizzare nei calcoli
i concetti di massa e mole.
L’atomo e la tavola periodica
Elementi e composti, atomi e molecole.
Simboli e formule.
Leggi fondamentali della chimica.
Modelli atomici da Dalton a Bohr.
Atomo e particelle subatomiche fondamentali.
Nucleo atomico.
Tavola periodica e la sua organizzazione.
Nomi e formule dei composti: nomenclatura razionale
e tradizionale.
Quantità di sostanza.
Relazione tra massa e mole.
BIOLOGIA
Per la Biologia i contenuti si riferiscono all’osservazione delle caratteristiche degli organismi viventi, con
particolare riguardo alla loro costituzione fondamentale (la cellula) e alle diverse forme con cui si
manifestano (biodiversità). Perciò si utilizzano le tecniche sperimentali di base in campo biologico e
l’osservazione microscopica. La varietà dei viventi e la complessità delle loro strutture e funzioni
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introducono allo studio dell’evoluzione e della sistematica, della genetica mendeliana e dei rapporti
organismi-ambiente, nella prospettiva della valorizzazione e mantenimento della biodiversità.
Abilità
Sapersi orientare nella complessità organizzativa dei
viventi.
Riconoscere nella cellula l’unità funzionale di base della
costruzione di ogni essere vivente.
Comparare le strutture comuni a tutte le cellule
eucariotiche, esplicitando i criteri per operare distinzioni
tra cellule animali e cellule vegetali.
Mettere in relazione forme, strutture e funzioni.
Fare osservazioni al microscopio e applicare metodi per
attribuire dimensioni a cellule vegetali, animali o
batteriche.
Conoscenze
Vita: origine ed evoluzione
Caratteristiche unitarie dei viventi.
Livelli di organizzazione dei sistemi viventi.
Cellule: struttura e funzioni
Teoria cellulare.
Cellula procariote.
Cellula eucariote.
Organuli della cellula eucariote: struttura e funzione.
Cellula vegetale e cellula animale.
Riproduzione cellulare
Distinguere tra riproduzione sessuata e asessuata.
Ciclo cellulare: interfase e divisione cellulare.
Confrontare la struttura e la funzione di DNA e RNA.
Cromosomi.
Descrivere il processo di duplicazione del DNA.
Mitosi e meiosi.
Descrivere i cromosomi.
Dare una definizione di cromosomi omologhi, corredo
diploide e aploide.
Confrontare mitosi e meiosi e indicarne il diverso ruolo.
Riconoscere il ruolo del patrimonio genetico nella
definizione delle caratteristiche di una specie.
Illustrare gli esperimenti di Mendel.
Confrontare i risultati di Mendel con le basi cellulari
della riproduzione.
Mettere in corretta relazione i concetti di genotipo e
fenotipo.
Descrivere le modalità di trasmissione dei caratteri.
Elementi di genetica
Ereditarietà dei caratteri.
Genetica mendeliana.
Indicare le relazioni di discendenza comune di gruppi
tassonomici di organismi e i parametri più
frequentemente utilizzati per classificarli.
Teorie sull’origine della vita
Nascita delle teorie evoluzionistiche.
Lamarck e Darwin.
Definizione di specie.
Sapersi orientare nella complessità organizzativa dei
viventi.
Biodiversità
Elementi di sistematica dei viventi.
Classificazione in regni.
SECONDO BIENNIO
Nel secondo biennio si ampliano, si consolidano e si pongono in relazione i contenuti disciplinari,
introducendo in modo graduale ma sistematico i concetti, i modelli e il formalismo che sono propri delle
discipline oggetto di studio e che consentono una spiegazione più approfondita dei fenomeni.
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CHIMICA
Si riprende la classificazione dei principali composti inorganici e la relativa nomenclatura. Si introducono lo
studio della struttura della materia e i fondamenti della relazione tra struttura e proprietà, gli aspetti
quantitativi delle trasformazioni (stechiometria), la struttura atomica e i modelli atomici, il sistema
periodico, le proprietà periodiche e i legami chimici. Si introducono i concetti basilari della chimica organica
(il ruolo del carbonio, legami, catene, gruppi funzionali e classi di composti). Si studiano inoltre gli scambi
energetici associati alle trasformazioni chimiche e se ne introducono i fondamenti degli aspetti
termodinamici e cinetici , insieme agli equilibri, anche in soluzione (reazioni acido-base e ossidoriduzioni).
Abilità
Conoscenze
Struttura elettronica proprietà periodiche
Rappresentare la configurazione elettronica di un atomo Struttura dell’atomo e il modello atomico a livelli di
nello stato fondamentale o di ione secondo il modello a energia.
orbitali.
Sistema periodico e proprietà periodiche.
Riconoscere le relazioni che intercorrono tra
Classi, formule e nome dei composti.
configurazioni elettroniche e proprietà chimiche.
Spiegare le proprietà chimiche e fisiche degli elementi
dei diversi gruppi della tavola periodica.
Identificare e prevedere la formazione delle varie
tipologie di legame chimico.
Scrivere e leggere la formula di un composto.
Legami chimici e forma delle molecole
Legami chimici intramolecolari.
Forze intermolecolari e proprietà delle sostanze.
Le reazioni chimiche
Comprendere il concetto di bilanciamento in termini sia Equazioni chimiche e bilanciamento. Stechiometria.
micro che macroscopici.
Soluzioni.
Scrivere e bilanciare un’equazione chimica.
Equilibrio chimico.
Correlare il valore di pH alla concentrazione degli ioni
Aspetti energetici delle reazioni.
idrogeno e misurarlo utilizzando degli indicatori.
Acidi e basi e valori di pH.
Distinguere le reazioni di ossido-riduzione da quelle di
Reazioni di ossidoriduzione ed elettrochimica.
altro tipo.
BIOLOGIA
Si pone l’accento soprattutto sulla complessità dei sistemi e dei fenomeni biologici, sulle relazioni che si
stabiliscono tra i componenti di tali sistemi e tra i diversi sistemi e sulle basi molecolari dei fenomeni stessi.
Lo studio riguarda la forma e le funzioni degli organismi (microrganismi, vegetali e animali, uomo
compreso), trattandone aspetti anatomici e fisiologici, e soprattutto con riferimento al corpo umano,
ponendo attenzione agli aspetti di educazione alla salute.
Abilità
Descrivere secondo il modello a mosaico fluido la
struttura chimica della membrana cellulare.
Spiegare il ruolo svolto dai fosfolipidi, dalle proteine, dai
carboidrati di membrana.
Descrivere i principali processi attraverso cui le cellule
trasformano energia.
Conoscenze
Comunicazione tra cellula e ambiente
Membrana cellulare: struttura e modello funzionale.
Modalità di trasporto di membrana.
Scambi energetici nelle cellule
Metabolismo cellulare.
Enzimi. ATP.
Glicolisi e respirazione cellulare.
Fermentazione
Fotosintesi.
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Descrivere l’organizzazione strutturale e le rispettive
funzioni dei vari tipi di tessuti.
Descrivere l’organizzazione strutturale del corpo
umano.
Mettere in relazione struttura con funzione a livello di
organo e di apparato.
Utilizzare il concetto di omeostasi per spiegare le
conseguenze della rottura dello stato di equilibrio del
corpo umano.
Organizzazione del corpo umano
Organi, sistemi, apparati.
Omeostasi e stato di salute.
Malattie: prevenzione e stili di vita.
Rigenerazione cellulare: cellule staminali, cellule
tumorali. Sostanze cancerogene.
Principali apparati.
SCIENZE DELLA TERRA
Si introducono, soprattutto in connessione con le realtà locali e in modo coordinato con la chimica e la
fisica, cenni di mineralogia e petrologia. Fenomeni vulcanici e sismici.
Abilità
Conoscenze
Litosfera: struttura e composizione
Minerali: composizione proprietà.
Rocce e processi litogenetici.
Riconoscere le principali tipologie di rocce.
Comprendere la genesi.
Spiegare la natura e l’origine dei fenomeni vulcanici e
Vulcani.
sismici.
Sismi.
Collocare geograficamente le maggiori manifestazioni di
questi fenomeni.
Cogliere le interazioni tra questi fenomeni e le attività
umane nell’ottica della prevenzione.
QUINTO ANNO
SCIENZE DELLA TERRA
Si studiano i complessi fenomeni meteorologici e i modelli della tettonica globale con particolare attenzione
a identificare le interrelazioni tra i fenomeni che avvengono a livello dei diversi sistemi del pianeta (litosfera,
atmosfera,idrosfera).
Abilità
Conoscenze
Atmosfera e clima
Capire la complessità dei processi atmosferici e degli
Processi atmosferici legati al riscaldamento
eventi meteorologici.
dell’atmosfera.
Acquisire consapevolezza che l’atmosfera attraverso tali Fenomeni meteorologici.
processi ed eventi è una componente fondamentale del Inquinamento atmosferico.
sistema Terra.
Cogliere il carattere ciclico dei processi geologici.
Correlare il paesaggio al ciclo geologico.
Acquisire una visione unitaria delle caratteristiche
generali del pianeta Terra.
Elementi di stratigrafia e di tettonica
Giacitura e deformazione delle rocce.
Dinamica globale
Teoria della tettonica a placche.
CHIMICA E BIOLOGIA
I percorsi di chimica e di biologia nell’ultimo anno si intrecciano nella biochimica, relativamente alla
struttura e alla funzione di molecole di interesse biologico, ponendo l’accento sui processi
biologici/biochimici nelle situazioni della realtà quotidiana e in relazione a temi di attualità, in particolare
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quelli legati all’ingegneria genetica e alle sue applicazioni (struttura e funzioni del DNA, sintesi delle
proteine, codice genetico).
Abilità
Comprendere le ragioni che conferiscono al carbonio
grande versatilità nei legami.
Distinguere le varie classi di idrocarburi.
Correlare gruppi funzionali e comportamento chimico
delle sostanze.
Conoscere la composizione e la struttura delle molecole
presenti negli organismi viventi.
Evidenziare differenze strutturali e funzionali del DNA e
dell’RNA.
Spiegare l’assioma “un gene-un enzima.”
Spiegare cosa si intende per codice genetico.
Spiegare la correlazione tra mutazione e malattia
genetica.
Conoscere le principali tecniche di manipolazione
genetica e il loro utilizzo in medicina, nell’agricoltura e
nell’allevamento.
Conoscenze
Principi di chimica organica
Ruolo del carbonio, legami e concetto di ibridazione
Catene e gruppi funzionali
Classi di composti.
Biomolecole: carboidrati, proteine, lipidi, acidi nucleici.
Codice genetico, espressione genica, biotecnologie
Struttura e funzione del DNA e del RNA.
Geni e proteine.
Codice genetico.
Sintesi delle proteine.
Mutazioni. Regolazione dell’espressione genica.
Genetica di virus e batteri.
DNA ricombinante e biotecnologie.
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