Il concetto di variabile è più astratto di quello proprietà; con esso ci si allontana ancora di più dal singolo oggetto concreto. È una relazione tra oggetti costruita dall’osservatore e non di tipo fisico, come quella che lega gli oggetti interagenti. Se i fenomeni da sottoporre a osservazione scientifica hanno un minimo di complessità, non è sufficiente analizzarli in termini di sistemi e interazioni tra sottosistemi, ma occorre stabilire quali sono i parametri variabili e costanti. Un risultato è lo spezzare l’immagine globale della realtà e andare verso la percezione analitica; confrontando parti distinte dello scenario. Se ci si trova ai margini di un bosco si nota che l’erba si modifica rapidamente, sia nel tipo che nella quantità. Addentrandosi nel bosco si vedrà che molti tipi di pianta scompariranno completamente, o quasi, e al loro posto saranno visibili nuove specie. Occorre controllare bene, cercare riscontri, per accertarsi che le differenze rilevate abbiano caratteristiche di sistematicità e non siano puramente casuali. Successivamente si inizia a “interrogare” il sistema: perché ci sono queste differenze? Che cosa le ha provocate? Quali sono le cause e quali gli effetti? Il concetto di variabile è strettamente legato a quello di probabilità e l’oggettività della scienza “causale” diviene un dato da valutare quantitativamente. Il fatto che le variabili siano costruzioni dell’osservatore ha importanti conseguenze sul significato conoscitivo delle scienze. L’osservazione e l’interpretazione della realtà si intrecciano tra loro: perché ho scelto di leggere proprio queste variabili? Chi mi dice che non ce ne siano altre più significative? L’insegnante deve tener conto di questi aspetti che escludono la possibilità di una scienza “oggettiva” e che questa può al massimo essere “intersoggettiva”. Non è, pertanto, solo sulla base di considerazioni didattiche che si deve evitare di insegnare le scienze come sequenza di fatti e nozioni, ma anche per ragioni filosofiche [1].
Per misurare qualcosa occorre sapere prima che quella tal cosa è una variabile, e poi trovare il modo di misurarla. Questa unità prepara quindi al concetto di misura, che interesserà la classe quarta.
Dal punto di vista psicologico le variabili rispetto al tempo sono completamente diverse da quelle osservabili nella dimensione spaziale, per il semplice motivo che possiamo muoverci facilmente (e impariamo prima a farlo) nella dimensione spaziale, mentre ci possiamo muovere solo mentalmente e con difficoltà nella dimensione temporale. Le variabili temporali possono essere cicliche (es. luminosità del cielo), continue (es. altezza di una pianta) o statistiche (es. direzione del vento). Il tempo stesso è una variabile continua (almeno dal punto di vista fisico).
Gli allievi riconosceranno variabili, le assegneranno nomi, riporteranno le variazioni in istogrammi. Per le variabili nella dimensione temporale, questi ultimi saranno costruiti mettendo i tempi di osservazione sull’asse orizzontale e l’altezza delle barre a indicare quantitativamente la proprietà che varia. Per le variazioni nella dimensione spaziale, le barre appoggiate sull’asse orizzontale potranno essere riferite ad altrettanti oggetti dei quali è nota una determinata proprietà; in tal caso le barre avranno un’altezza proporzionata al valore della variabile. Gli istogrammi di distribuzione, o frequenza – ricorrenza, sono più complicati e vanno affrontati per ultimi. In essi le barre verticali sono formate da tanti quadratini quant’è la frequenza o la popolazione di oggetti che hanno un determinato valore della variabile o una determinata proprietà. Le diverse barre si riferiscono alle diverse ricorrenze o proprietà osservate.

Nei prossimo giorni vogliamo provare a fare esperimenti con altre variabili:
1. proveremo ad usare la Coca Cola Light
2. proveremo ad usare Acqua gasata
3. proveremo a restringere il foro di uscita
4. proveremo a cambiare tipo di caramelle.

2. Vogliamo provare a ridurre il foro di uscita della bottiglia per vedere se il getto sarà più alto.

IPOTESI: tutti pensiamo che il getto in questo caso sarà più alto.

VERIFICHIAMO:
a. usiamo una bottiglia grande di Coca Cola Light e foriamo al centro il tappo.

b. attacchiamo ad una striscia di nastro adesivo 6 caramelle Mentos per poterle introdurre in un colpo solo nella bottiglia.

IL GETTO E' DAVVERO SPETTACOLARE!!



Abbiamo fatto anche dei filmati!!


Ora aspettiamo che i nostri amici di Novi Ligure facciano altri esperimenti:

1. Ritenteranno il nostro ultimo esperimento ma con una bottiglia grande di Coca Cola normale.

2. Proveranno a togliere la glassa alle caramelle per verificare se è solo la parte esterna a provocare l'interazione o anche la parte interna ha una sua responsabilità.

Occorrente: barattoli trasparenti graduati, colorante. Acqua demineralizzata. Pipetta.
Esperimento:
1. riempiamo due contenitori con acqua demineralizzata
2. Nel primo contenitore mettiamo una pipetta di acqua colorata, nel secondo ne mettiamo due.

Evidenza dell’interazione: l’acqua è più colorata nel secondo contenitore.
Qual è la costante? Tutti i bambini concordano nel dire che la quantità d’acqua iniziale era uguale
Qual è la variabile? I bambini sono d’accordo nel dire che la variabile è il numero di pipette di acqua colorata versata nei due barattoli.
Abbiamo provato a rifare l’esperimento con 5 provette, lasciando costante il livello dell’acqua e variando solo la quantità di colorante. Questa volta abbiamo usato l’inchiostro di una cartuccia perché la nostra pipetta aveva la arte in gomma rotta.
Abbiamo inserito:
2 goccia nella 1° provetta
4 gocce nella 2° “
6 gocce nella 3° “
8 gocce nella 4° “
10 gocce nella 5° “

Evidenze dell’interazione: il cambio di colore (sempre più intenso) ed il livello crescente dell’acqua.
Ci chiediamo se l’esperimento funziona ugualmente se usiamo acqua del rubinetto al posto dell’acqua demineralizzata, tutti i bambini ipotizzano che non cambierà nulla.
Ripetiamo l’esperimento con l’acqua del rubinetto: effettivamente non notiamo differenze.

Domanda: come possiamo far diventare dello stesso colore l’acqua colorata di tutte le provette?
I bambini sono d’accordo nel dire che ci sono due possibilità:
1) aggiungere colore nelle provette in cui l’acqua è più chiara
2) aggiungere acqua nelle provette in cui l’acqua è più scura (in questo caso prevedono che sarà molto evidente la variazione di livello dell’acqua.

Occorrente: una molla grossa, uno scatolino, filo, monetine, nastro adesivo


1° fase: la maestra fa oscillare la molla e noi battiamo le mani a ritmo.
Ci accorgiamo che aumentando il numero delle spire che la maestra fa oscillare il nostro ritmo rallenta.

2° fase: abbiamo attaccato la molla al muro sopra la lavagna ed attaccato uno scatolino all’altro capo della molla. Nello scatolino abbiamo inserito 1 eurocent alla volta ed abbiamo segnato con il gesso il punto in cui arrivava lo scatolino. Abbiamo scoperto che con il variare del numero delle monetine cresceva in modo costante l’allungamento della molla (infatti le tacche segnate sulla lavagna avevano sempre la stessa distanza una dall’altra.

Abbiamo provato ad inserire monete di altro valore: è variato l’allungamento della molla (sempre crescente dai 2 eurocent ai 2 euro).

Qual è la “Catapulta” con la massima gittata?
I bambini osservano delle “catapulte”, realizzate con delle mollette di legno da bucato montate su dei cunei di legno, per individuarne le variabili.
Tali catapulte differiscono per la lunghezza del braccio di lancio, per l’angolo di apertura e per l’altezza da terra dei cunei. In alternativa si possono rendere variabili questi parametri su una stessa catapulta, a disposizione per ciascun gruppo di bambini. Un’altra variabile sarebbe la dimensione della pallina da lanciare, ma dovranno essere i bambini stessi a stabilire che tutte le prove di gittata si dovranno effettuare con la stessa pallina per ragioni di equità.
In questo esperimento si possono introdurre anche i concetti di variabili indipendenti (variabili costruttive delle catapulte, peso della palla da lanciare) e di variabile dipendente (gittata). Quando i bambini avranno ipotizzato quali variabili hanno maggior rilevanza sulla gittata, e stabilito quale catapulta dovrebbe effettuare i lanci più lunghi, potranno effettuare la gara tra le stesse catapulte o tra i gruppi per avere conferma diretta delle loro ipotesi.
Occorrente: cunei di legno, mollette per la biancheria, tappi di bottiglia, colla a caldo, palline di carta.
Abbiamo utilizzato 4 cunei con la stessa lunghezza ma con diverse altezze.
Su ogni cuneo abbiamo incollato una molletta, e sulle mollette abbiamo incollato un tappo.
Nella discussione precedente all’esperimento i bambini hanno constatato che in questo caso la variabile è l’altezza, mentre le costanti sono la lunghezza, e la dimensione e il peso delle palline.
Ogni bambino ha fatto la sua previsione di lancio:
9 bambini pensano che lancerà più lontano la catapulta più bassa
7 bambini pensano che lancerà più lontano la seconda catapulta per altezza
2 bambini pensano che lancerà più lontano la catapulta più alta
1 bambino pensa che vincerà la terza catapulta per altezza
Durante le gare di lancio 4 bambini per volta a turno tiravano le palline.
I risultati sono stati diversi da gara non sono stati uguali.
I bambini ipotizzano che le cause siano:
• la diversa forza applicata alle mollette
• la pallina di carta che dopo qualche lancio “si sfalda”
• “l’impennamento” del cuneo avvenuto durante qualche lancio
Riproviamo il nostro esperimento con alcune varianti:
• usiamo solo il cuneo più alto e quello più basso
• usiamo come proiettili piccoli cubetti di legno
• teniamo fermi i cunei per non farli impennare
• ogni gruppo di bambini fa tre lanci
Previsioni:
10 bambini pensano che lancerà più lontano il cuneo più alto
9 10 bambini pensano che lancerà più lontano il cuneo più basso.
Risultati: tutte le gare sono vinte dal cuneo più alto.
Misuriamo con il goniometro l’angolo di ampiezza dei due cunei: quello alto è di 30°, quello basso di 10°.
Facciamo partecipare alla gara anche il cuneo secondo per altezza.
Previsioni:
• 15 bambini prevedono che vincerà il cuneo secondo in altezza (motivazione: perché è una via di mezzo)
• 3 bambini prevedono che vincerà il cuneo più alto
• 1 bambino prevede che ci saranno differenze ne vari risultati, a causa della diversa forza impressa dai bambini alla molletta.
Risultati delle gare: quasi sempre ha vinto la catapulta più alta ma ci sono stati anche risultati diversi, quasi sicuramente dovuti alla forza impressa dai bambini.