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.
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Ambito |
Variabili |
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Antropologico |
Estensione territoriale, disponibilità alimentari, distribuzione delle ricchezze, risorse, tipo di organizzazione sociale e di governo ecc. ecc. |
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Linguistico |
Variabili grammaticali come tempo e persona dei verbi; variabili del testo come espressività nel tono di lettura, codici del testo scritto ecc. |
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Motorio |
Tempo, ritmo, sequenza, posizione di partenza e arrivo, velocità, estensione, forza, peso, altezza |
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Logico-matematico |
Geometriche: numero lati o angoli, lunghezza, area, volume. Aritmetiche: numeri (il risultato di un’operazione è una variabile dipendente dagli operandi), popolazione di un insieme. Logiche: corrispondenza (univoca o biunivoca), verità (vero o falso), ecc. |
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.