Il progetto E-Learning from Nature

I mitici licei scientifici “N. Rodolico” di Firenze e “A.Volta” di Colle val d’Elsa (SI) hanno fatto la loro parte nel progetto internazionale E-Learning from Nature.

http://enature.pixel-online.org/learning_science_EL.php?part_id=50&doc_lang=&str_search_langreview=&str_search=

GRAZIE A STUDENTI E COLLEGHI PER AVERE TRASFORMATO DELLE SEMPLICI USCITE DIDATTICHE IN UN PUNTO DI PARTENZA PER APPROFONDIRE ARGOMENTI E LAVORARE INSIEME. LA CONOSCENZA E’ UN VIAGGIO CHE DEVE ESSERE CONDIVISO!

The E-Learning from Nature project is funded by the European Commission and the Italian National Agency for the Erasmus+ Programme with the aims of:

  • Promoting a proactive students’ approach to scientific subjects learning
  • Propose innovative teaching methodologies to scientific teachers

The web site (http://enature.pixel-online.org/) gives access to:

  • Database of local areas relevant for the study of scientific subjects
  • E-learning lessons related to the local areas
  • A teachers guide aiming at:
  • Proposing teaching methodologies based on real life case scenarios.
  • Enhancing students’ scientific basic skills acquisition through their active involvement in the learning process.
  • Making use of new technologies to promote the scientific knowledge
  • Promote transnational cooperation for scientific knowledge in school education.

The schools involved in the E-learning from Nature Project in Italy are:

Name of the school Country Partner Institution
IIS ‘F. Enriques’ Italy IIS Enriques
ISS Fermi – Da Vinci Italy IIS Enriques
ITC ‘Carlo Cattaneo’ Italy IIS Enriques
Liceo Scientifico Statale “Niccolò Rodolico” Italy IIS Enriques
Liceo Statale Scientifico Classico Sportivo ‘A. Volta’ Italy IIS Enriques
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Lovelock J., Gaia: A new look at life on Earth. Oxford Univerity Press 1979 (Seconda Edizione, 2016) e Climate Central, Le stranezze del clima, Zanichelli 2013

La genialità di uno scienziato consiste non solo nel fatto che sia il primo a comprendere un fenomeno complesso, ma anche che riesca a farlo decenni prima di tutti gli altri scienziati. Inizialmente sarà considerato da molti un visionario e criticato o deriso. Poi, il tempo gli darà ragione.

È questo il caso di James Lovelock l’ideatore di “Gaia Hypothesis”. Negli anni 60 gli scienziati della NASA gli chiesero di mettere a punto un metodo per identificare forme di vita su Marte. Facendo riferimento al libro di E. Schrödinger “What is life”, pensò che una caratteristica comune di ogni forma di vita è la diminuzione di entropia. Dato che un pianeta mostra il proprio stato entropico nella composizione chimica dell’atmosfera, egli suggerrì di studiare l’atmosfera di Marte. Il suo contributo scientifico andò ben oltre questo metodo, tuttora utilizzato dagli astrobiologi. Egli suggerì la necessità di avere una visione scientifica unificata del Pianeta Terra, Gaia in greco antico, che tenesse conto dell’ “appasionato e stretto legame tra la vita e il suo ambiente”, e coniò il termine Geofisiologia per indicare questa nuova branca della scienza. La sua ipotesi consisteva nel considerare litosfera, idrosfera, atmosfera e biosfera come un unico superorganismo, una entità autoregolata dall’interazione delle singole parti mediante sistemi a feedback positivi e negativi che contrubuiscono a renderla costante. Nella “filosofia olistica” di Lovelock l’uomo fa parte del sistema, ma ha molti più obblighi che privilegi. Homo sapiens, infatti, ha costruito intorno a se una “tecnosfera”, di cui non sa più fare a meno, che consuma risorse e produce rifiuti e inquinanti a una velocità senza precedenti nella storia del pianeta.

Nel 1988, circa dieci anni dopo la pubblicazione del libro di Lovelock, scienziati appartenenti a diverse discipline hanno creato l’IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) che raccoglie,valuta e riassume le pubblicazioni scientifiche globali sul tema del cambiamento climatico. Lo scopo è di fare chiarezza su un tema molto complesso e controverso, di cui si discute ancora animatamente a circa trenta anni di distanza, e fare in modo che governi e cittadini siano consapevoli di cosa sta succedendo ed agiscano per migliorare la situazione. Il testo della Zanichelli è utilissimo perché illustra in modo chiaro e molto sintetico cosa è l’IPCC, cosa sta succedendo a livello climatico, quali sono le previsioni per il futuro e che cosa possiamo fare per arginare i danni dovuti a deforestazione, consumo dei combustibili fossili e aumento dei gas serra in atmosfera. Inoltre, descrive due sistemi a feedback positivo che ricordano quello di cui parlava Lovelock. Il primo riguarda il vapore acqueo, un potente gas serra molto più abbondante della anidride carbonica. L’aumento della temperatura degli oceani e delle terre emerse fa aumentare l’evaporazione, quindi aumenta il vapore acqueo in atmosfera che, in quanto gas serra, trattiene il calore e fa aumentare le temperature e l’evaporazione, e così via con un meccanismo che sembra stia accelerando il ciclo dell’acqua. L’altro effetto di retroazione è detto amplificazione artica. Il ghiaccio e la neve hanno un elevato albedo e riflettono i raggi solari, diminuendo il riscaldamento del suolo. Però, un maggiore scioglimento dei ghiacciai causa una minore riflessione dei raggi solari e questo fa aumentare il calore al suolo e lo scioglimento e così via, di nuovo.

La cosa più preoccupante è che pochi percepiscono il pericolo insito nell’ “inerzia di un sistema complesso messo in movimento” e non comprendono che meccanismi innescati a scala globale richiedono molto tempo per attenuarsi scomparire o invertirsi. Basti pensare che i CFC, il cui uso fu vietato negli anni ’80, sono ancora presenti in atmosfera e stanno ancora facendo fluttuare lo spessore dell’ozono stratosferico.

“We should beware”! (James Lovelock, 1979)

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School trip to the Aquarium of Talamone

La classe 1A del Liceo Scientifico “Niccolò Rodolico” dopo aver osservato le tartarughe marine del centro di recupero Tartanet, ha visitato l’Acquario di Talamone. L’Aquario è piccolo, ma raccoglie varie specie di organismi marini endemici del Mediterraneo e del Mar Tirreno.

Fa pena pensare che questi animali siano confinati in una piccola “fish tank”! Tuttavia, come nel caso degli zoo, questi luoghi hanno un ruolo sempre più rilevante nella divulgazione scientifica e nella salvaguardia di specie in pericolo di estinzione.

Nei pwp in allegato c’è quello che abbiamo visto ed imparato.

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TARTANET – The Sea Turtle Center of Talamone (Tuscany, Italy)

Il centro TARTANET in Toscana, diretto dalla Dott.ssa Chiara Caruso e facente parte dell’Ente Regionale Parco della Maremma diretto dalla Dott.ssa Lucia Venturi, si occupa di curare e riabilitare le tartarughe marine ferite o che hanno ingerito materiale non digeribile, come plastica o altri rifiuti, scambiandolo per una possibile preda.

Le tartarughe marine sono specie in pericolo perchè il loro tasso riproduttivo è basso, le uova e i piccoli sono facili prede, le spiagge su cui nidificano sempre meno disponibili a causa dell’attività umana, senza contare la pesca accidentale e l’inquinamento.

Abbiamo avuto la possibilità di visitare il centro durante un’uscita didattica con la classe 1A del Liceo Scientifico “Niccolò Rodolico” e nel pwp in allegato c’è quello che abbiamo visto ed imparato.

TARTANET

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030917: Science in America 2017

Le notizie dall’America sul rapporto tra Scienza e Politica sono estremante allarmanti. Adesso sono davvero preoccupata.

Ma d’altro canto cosa ci possiamo aspettare da un “tycoon”? Ovviamente, che pensi solo al denaro e al profitto, a discapito dell’ambiente.

Sono sempre più convinta che la nostra specie prima o poi si autodistruggerà, ed è “naturale” dato che ormai siamo al vertice di tutte le reti trofiche e non abbiamo altri predatori che noi stessi.

artandfossils

The know-nothings have won… for now. The soon to be neutered (or dissolved) EPA now no longer refers to “science” on its website. Rather than refer to “science based” standards they now refer to “economically and technologically achievable standards” for their actions. (The new head of EPA, Scott Pruitt, darling of frackers, just today stated that carbon dioxide is not a primary contributor to global warming!)

The know-nothings have also set their sights on NASA, an agency that has “played a leading role in researching climate change and educating the public about it.” The plan is to cut funding for “Earth Science” and anything related to “global warming.”

An then there’s Rex Tillerson, Secretary of State and former head of Exxon, and friend of Vladimir Putin. If they are able to get sanctions lifted on Russia the Exxon-Rosfeft joint venture will proceed – a…

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Zecchina Adriano – Alchimie nell’arte – Zanichelli 2012

Siamo abituati a distinguere “la ragione dal sentimento”, a pensare che le emozioni e l’arte provengano dal cuore, mentre la scienza sia il frutto della razionalità del cervello. Invece, tutto quello che facciamo e proviamo dipende dalla nostra mente. È normale nella vita sviluppare una propensione per le materie umanistiche o per quelle scientifiche, ma non si può assolutamente diventare persone colte e consapevoli, se ignoriamo l’una o l’altra faccia della medaglia della conoscenza.

Ne è un esempio l’autore, Adriano Zecchina chimico di fama mondiale che dedica il proprio tempo libero alla passione per la pittura, il quale ci dimostra che i progressi della tecnica e della scienza non solo aprono la strada ad ulteriori scoperte scientifiche e tecnologiche, ma si riflettono in ambiti apparentemente non correlati come quelli artistici.

Così, scopriamo che conoscere i materiali con cui sono create le opere d’arte (vetrate artistiche, dipinti, sculture, ecc.) è fondamentale per la loro conservazione, per una fedele opera di restauro e per realizzare un falso “a regola d’arte” o che le botteghe dei pittori rinascimentali non apparivano molto diverse dal laboratorio di un alchimista. Infatti, prima di diventare pittori veri e propri, “i ragazzi di bottega” dovevano imparare a preparare i colori che avrebbero dovuto usare nelle loro opere, macinando pietre dure per ottenere i pigmenti o estraendo i coloranti da piante e animali. La chimica inorganica e la chimica organica, poi, hanno messo a disposizione dei pittori dell’800 e del ‘900 una gamma di colori impensabili fino ai secoli precedenti, ma soprattutto pronti all’uso e a buon mercato, favorendo l’aumento del numero di artisti e importanti variazioni nelle tecniche pittoriche. Interessantissima l’ipotesi secondo cui le malattie che afflissero molti pittori, come Goya, Vincent van Gogh e Paul Cézanne, fossero dovute all’uso di coloranti tossici, perché contenenti metalli pesanti e arsenico. Stemperare i colori sulla pelle o pulire i pennelli ha probabilmente avvelenato gli incauti e inconsapevoli artisti!

 

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Ball Philip – Elementi – Codice Edizioni 2007

Se vi chiedessero di spiegare che cosa è la materia, riuscireste a trasformare la vostra percezione quotidiana in una definizione rigorosa e unificante? Forse no, perché non è facile definire le cose che si danno per scontate. Tuttavia, dopo avere letto “Elementi” di Philip Ball, sapreste farlo di sicuro. Il testo, in cui si intrecciano storia della chimica, aneddoti su scienziati famosi, utilizzo pratico e influenza sulle civiltà umane di metalli o di procedimenti chimici più o meno consapevoli, ci restituisce il piacere di scoprire la vera natura di quello che siamo e che ci circonda.

Se la chimica vi sembra noiosa, il mistero dei segreti alchemici sarà anche per voi irresistibilmente eccitante. Io ho sempre ritenuto un tantino folle e magica l’idea di trasmutare il piombo in oro, e francamente non ho mai capito come gli alchimisti, che in fondo erano anche un po’ scienziati, potessero ritenerla possibile.  La spiegazione del nostro autore indica, invece, una certa razionalità. Il problema è che se si parte dai presupposti sbagliati, anche le conclusioni sono sbagliate e solo la conoscenza che deriva dalle prove sperimentali può allontanarci dagli errori dovuti ai nostri sensi e ai preconcetti culturali.

“I metalli, con l’eccezione del fluido mercurio, venivano considerati semplici forme della stessa “terra” aristotelica e non come elementi diversi. Siccome tutti i metalli avevano delle caratteristiche fisiche comuni sembrò del tutto naturale supporre che differissero solo di grado e di genere. Ciò fece nascere l’idea che i metalli maturassero nella terra, dall’opaco e sporco piombo fino al glorioso e scintillante oro. È il concetto chiave dell’alchimia: se i metalli si trasformano gli uni negli altri nel sottosuolo, allora l’alchimista può trovare il modo di accelerare artificialmente il processo e ottenere oro da metalli meno pregiati. Ma come? Utilizzando i miscugli più puri di zolfo e mercurio che creavano il Santo Graal dell’alchimia, la Pietra filosofale, di cui bastava una minima quantità per trasformare vili metalli in oro.” 

Volete la mia risposta alla domanda iniziale? La materia è la combinazione, più o meno complessa, degli elementi naturali ordinati nella Tavola Periodica degli Elementi dalla mente geniale di Mendeleev e dalle successive modifiche e arricchimenti dovuti al sacrificio e al paziente lavoro di tanti scienziati.

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Goldsmith Barbara – Genio ossessivo. Il mondo interiore di Marie Curie – Codice Edizioni 2006.

Marya Salomee Sklodowska, meglio nota come Marie Curie, è un simbolo della scienza al femminile: la prima donna a ricevere il premio Nobel, la prima persona a ricevere due premi Nobel, la prima donna nominata docente all’Università della Sorbona di Parigi. L’autrice esamina molti risvolti psicologici di Madame Curie, ma quello che maggiormente colpisce è il suo modo di affrontare il dolore per il lutto delle persone care: la madre, un figlio abortito, il marito Pierre e, infine, il padre. “Il solo modo in cui era possibile cavarsela era escludere il mondo e concentrarsi ossessivamente su un soggetto, tenendo così a bada il sentimento di sconforto”.

I soggetti su cui si concentrava in modo ossessivo erano lo studio, la sua ricerca scientifica e il modo per finanziarla, l’utilizzo pratico e umanitario delle sue scoperte. “Secondo quello che sarebbe diventato uno schema duraturo, quando studiava il mondo intorno a lei svaniva”, perché lei “voleva diventare scienziato o almeno diventare qualcosa, ovvero una persona di qualche importanza per il mondo”.

Ma il mondo a lei contemporaneo cosa pensava di Marie? La prima metà del ‘900 non era molto diversa dai giorni nostri: la stampa “creava i miti e poi cercava di distruggerli”, mentre il grande pubblico seguiva l’opinione dei giornalisti. I colleghi per lo più la discriminavano in quanto donna, ma il suo lavoro si intrecciò in maniera fondamentale con quello dei grandi fisici, chimici e medici dell’inizio novecento, influenzandone l’operato.

L’autrice, quando era ancora una bambina fu colpita dal film “Madame Curie” (1943) interpretato da Greer Garson e Walter Pidgeon, e da adulta ha realizzato anche lei il suo sogno: mostrare la donna e la scienziata come un binomio inscindibile e restituirne la complessa personalità. Come affermò Pierre Curie “È importante fare della vita un sogno e di un sogno realtà”.

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Levi Primo – Il Sistema Periodico – Einaudi 1975

Ogni anno a fine Gennaio, dalla Stazione di Santa Maria Novella a Firenze, parte il Treno della Memoria con a bordo studenti e insegnanti provenienti da tutta la Toscana. La meta è il campo di concentramento di Auschwitz, l’obiettivo è non dimenticare gli orrori e le ingiustizie della storia. Il viaggio è lungo e le opere di Primo Levi sarebbero la migliore compagnia per prepararsi alla verità. “Nel mondo reale gli armati esistono, costruiscono Auschwitz, e gli onesti ed inermi spianano loro la strada: perciò di Auschwitz deve rispondere ogni tedesco, anzi, ogni uomo, e dopo Auschwitz non è più lecito essere inermi.”

Chimico e scrittore, sopravvissuto alla terribile esperienza del lager nazista, ha raccontato con molte sfumature i suoi opprimenti ricordi prima che lo portassero al suicidio. In particolare, “Il Sistema Periodico” è una miscela di chimica, autobiografia e storia. Non si tratta di un trattato scientifico, ma del significato profondo che la chimica riveste per l’autore. “La chimica rappresentava una nuvola indefinita di potenze future … da quella nuvola attendevo la mia legge, l’ordine in me, attorno a me e nel mondo ”, era il suo rifugio da un mondo incomprensibile, disordinato e crudele.

Infatti, un mondo basato sulla razionalità della scienza ha valori universali ed è distante da giudizi e pregiudizi su etnie e religioni. In particolare, la chimica è la cosa più lontana dai regimi politici dittatoriali che vorrebbero tutti uguali e tutti sottomessi, è “l’elogio dell’impurezza che dà adito ai mutamenti, cioè alla vita. Perché la ruota giri, perché la vita viva, ci vogliono le impurezze e le impurezze delle impurezze. Ci vuole il diverso, il dissenso, il grano di sale e di senape…”. La materia e gli elementi sono legati a doppio filo alle esperienze, agli amici, alle ragazze e ai nemici, tutti tratteggiati in maniera essenziale, ma estremamente efficace. Ne è un esempio Alberto, il compagno di prigionia e maestro di vita, per il quale “la rinuncia, il pessimismo, lo sconforto erano abominevoli e colpevoli … e scoraggiarsi era dannoso, e quindi immorale, quasi indecente.”

Quando si è certi che sia stato commesso un crimine è naturale cercare il colpevole. Primo Levi lo ha trovato in ognuno di noi, ma ha suggerito anche come espiare la nostra colpa: la conoscenza e la memoria.

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Schrodinger Erwin – Cosa è la vita? – Adelphi 1995; Regis Ed – Cosa è la vita? – Zanichelli 2010

Erwin Schrödinger, uno dei padri fondatori della meccanica quantistica, nel lontano 1943 osò addentrarsi nella biologia per cercare di fare luce sul mistero della vita, studiandola anche dal punto di vista chimico-fisico. I tempi non erano ancora maturi, tanto è vero che gli scienziati attribuivano alle proteine, e non al DNA, il ruolo di depositarie dell’informazione genetica. Tuttavia, il lavoro di Schrödinger ebbe il grande merito di affrontare un quesito in modo multidiscilplinare e di spostare l’attenzione sui cromosomi e sul DNA.

Il testo di Schrödinger,  più che risposte, fornisce suggerimenti e pone altre domande. Ad esempio: che cosa è un cromosoma e come riesce a controllare la vita? Un susseguirsi di ragionamenti conduce al fatto che:

  • Il cromosoma deve essere una molecola sufficientemente grande da non lasciarsi influenzare dal moto casuale dovuto al calore e mantenere la sua permanenza di generazione in generazione.
  • Inoltre, il cromosoma deve essere un cristallo aperiodico per possedere la variabilità necessaria a determinare le differenze tra le specie.
  • Infine, il cromosoma può assumere forme isomeriche a diversa stabilità che rappresentano le mutazioni e lo rendono il substrato per l’evoluzione.

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Sono passati molti anni, ma la domanda è ancora attuale perché riconduce all’origine della vita e a quali sono le caratteristiche imprescindibili di un organismo vivente. Non sono sufficienti un pugno di carboidrati, lipidi, proteine ed acidi nucleici per avere un sistema ordinato e complesso come una cellula, procariota od eucariota che sia.

Adesso provano a rispondere i pionieri della biologia sintetica: Norman Packard, Steen Rasmussen, Mark Bedau, John McCaskill, Chris Langton, Martin Hanczyc, Jack Szostak, che stanno cercando di creare protocellule a partire da composti organici inanimati, come ci racconta Ed Regis.  La vita per Stu Kauffman è un fenomeno emergente, il prodotto accidentale di molecole ed enzimi che si sono accumulati mescolandosi a caso e poi, seguendo le leggi chimico-fisiche, hanno dato origine a qualcosa di completamente nuovo dotato di complessità, varietà e organizzazione. In pratica, un organismo vivente è caratterizzato da metabolismo regolato geneticamente, riproduzione e capacità di evolvere. Queste tre cose sono estremamente interconnesse tra loro e al DNA di una cellula.  Quindi, come spesso succede in biologia, la risposta può essere più di una a causa di vari fattori concomitanti e contingenti.

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