Percorso per la classe terza

In questa sezione sono trattati i concetti chiave di interazione, sistema, sottosistema, variabile.

La classe terza effettuerà un sufficiente numero di esperienze sul concetto di interazione e sul concetto di sistema, descritte per la classe seconda, in modo da aver tempo per sviluppare anche i concetti di sottosistema e variabile.

L'unità sul sottosistema non aggiunge contenuti nuovi. Quando un sistema è parte di un altro, come la corolla, o il fiore o l’albero, è chiamato sottosistema. Ogni sistema complesso, dal corpo umano al bosco, contiene tanti sottosistemi aventi relazioni funzionali tra essi e tali che l’insieme è qualcosa in più della somma delle singole parti. L’interesse dell’osservatore determina, volta per volta, la scelta di cosa considerare sistema, sottosistema e oggetto.

Gli obiettivi di questa unità sono:

• esplorare situazioni “nuove” che estendono il concetto di sistema a casi più complessi
• smontare, osservare e ricostruire sistemi complessi
• sviluppare capacità di analisi e sintesi, acquisendo l’abitudine a spostare l’attenzione dal tutto alle parti, alle parti più piccole e, a ritroso, dagli elementi funzionali all’insieme complessivo
• spiegare il perché dell’inclusione o dell’esclusione di oggetti, in modo da rilevare l’esistenza di una relazione o funzione per ogni sottosistema dell’insieme.

Il concetto di variabile è fondamentale per preparare una solida base alla comprensione e alla pratica delle scienze.
Così come un sistema può essere analizzato nei suoi sottosistemi e nelle relazioni che li legano, una spiegazione di un fenomeno complesso si basa sull’analisi e registrazione delle variabili. Le variabili sono proprietà che si modificano o nel tempo (per esempio l'altezza di un bambino negli anni) o nello spazio (per esempio l'altezza dei diversi bambini della classe). Possono essere misurabili quantitativamente (per esempio l’altezza) o non esserlo (per esempio la forma dei solidi o il colore dei capelli). Possono essere “aleatorie” (per esempio il numero di uscute testa in dieci lanci) o “deterministiche”, cioè riproducibili (per esempio l'ampiezza di un’oscillazione) e con andamento regolare (per esempio la crescita di un capello).
Se in un fenomeno o in un sistema ci sono più variabili, queste possono essere indipendenti (per esempio il colore delle auto e la probabilità di subire incidenti) o correlate (per esempio il peso delle automobili e il consumo in km/litro), e può esserci o meno un rapporto asimmetrico di causa-effetto che le lega tra loro (il consumo delle auto è dipendente dalla variabile peso e non viceversa; invece le variabili diametro e circonferenza dei cerchi sono perfettamente dipendenti l’una dall’altra, senza che si possa stabilire una causa e una conseguenza). Dal punto di vista della progettazione di esperimenti equi e imparziali è fondamentale stabilire le variabili indipendenti che devono essere mantenute costanti e quelle che si debbono cambiare sistematicamente. Atteggiamento utile anche a chi farà il giornalista, il politico o si occuperà di marketing.
Da questa rapida elencazione di casi si capisce la complessità ma anche l’utilità di tale concetto.
Il concetto di variabile è un grande contenitore di concetti, come quelli di misura e di unità di misura, correlazione, rapporto, probabilità, e di strumenti grafici come diagramma cartesiano, istogramma, ecc. Anche se viene introdotto dalla terza elementare, tale concetto sarà ripreso e approfondito in tutti gli anni che seguiranno.
Rispetto agli altri ambiti c’è solo l’imbarazzo della scelta per trovare esempi di variabili.

Gli obiettivi per questa unità per la terza elementare sono:

• esplorare situazioni che richiedono il confronto di proprietà variabili
• individuare le variabili in un insieme di oggetti o in una trasformazione
• differenziare e misurare tali variabili
• descrivere la variabilità di una singola proprietà ordinando le misure e registrandole con istogrammi.