La germinazione di semi e la nodulazione delle radici
di leguminose
Revisori ANISN: Anna Pascucci e Giulia Forni
Il percorso, centrato sulla germinazione di semi di leguminose, si snoda attraverso la realizzazione di attività laboratoriali progressivamente più elaborate ed offre contesti favorevoli ad un lavoro ampiamente trasversale (biologia, chimica, fisica, matematica,lingue straniere).
L’esperienza centrale del percorso riguarda la costruzione con materiale povero di un sistema per l’investigazione della relazione simbiotica di batteri del suolo con radici di piante leguminose. E’ realizzabile con diverse varietà di semi e di condizioni di sperimentazione e rappresenta un modo originale per affrontare tematiche centrali nello studio delle scienze quali le componenti biotiche e abiotiche di un ambiente, i cicli della vita della materia ed in particolare quello dell’azoto.
La versatilità del sistema laboratoriale permette il suo naturale adeguarsi ai contesti più diversificati e può essere sviluppato in scuole di ogni ordine e grado a partire da quelle dell’infanzia: è esperienza comune che far germinare un seme è un’ attività molto diffusa in tutti i contesti didattici.
Il percorso dunque si apre a fertili intersezioni trasversali, ad uno sviluppo verticale caratterizzato da processi ricorsivi di crescente complessità e risulta consequenziale la sua connessione con uscite sul campo e con i relativi lavori presentati e sviluppati nel tema Leggere l’ambiente del Piano ISS.
La proposta
La proposta di utilizzare il suolo ed in particolare l’investigazione sui batteri del suolo e su quelli azotofissatori presenti nei noduli radicali di leguminose è stata presentata nei seminari di avvio di Milano e Napoli nei gruppi Leggere l’ambiente (gruppo Todaro-Castelli-Pascucci; gruppo Pascucci-Roberto; gruppo Pascucci-Forni).
“….Le attività proposte hanno permesso di “sceneggiare” come può essere affrontato lo studio delle Scienze utilizzando il “potere” del “fare conoscenza” attraverso il pretesto di osservazioni ed esperienze sperimentali semplici e flessibili con organismi viventi. Esse sono facilmente realizzabili in aula fin dalla scuola primaria e sono fertili a sviluppi di complessità sperimentale e cognitiva progressivamente crescente.
I tutor hanno condotto attività con :
i Batteri del suolo - si è utilizzato materiale povero ( terreno, radici nodulate di trifoglio e fava, piastre con amido, semi di leguminose, tintura di iodio ) e una strumentazione minima ( lente di ingrandimento ) per osservare, evidenziare batteri del suolo azofissatori e non, simbionti e liberi nel terreno;”
“…Si è passati poi ad un percorso che partendo da “ un pugno di terra” ha portato a cimentarsi su “sceneggiature” di attività didattiche con vari organismi del terreno in particolare con batteri, quelli azotofissatori e non, quelli “liberi” e quelli “simbionti” con radici di leguminose. Si è utilizzato materiale povero ( terreno, radici nodulate di trifoglio e fava, piastre con amido, semi di leguminose, tintura di iodio ) e una strumentazione minima ( lente di ingrandimento ) per coltivare, osservare i batteri del suolo ed i loro effetti straordinari, semplici e complessi su organismi eucarioti!” (stralci dalle relazioni dei seminari di Milano e Napoli)
Il protocollo chiuso, all’origine di questo “tratto” di itinerario, è stato ideato e realizzato da Anna Pascucci in collaborazione con ricercatori dell’Istituto di Genetica e Biofisica del CNR di Napoli e sviluppato successivamente in seno al Progetto SeT CM131 “Biotecnologie classiche, recenti ed in classe” http://www5.indire.it:8080/set/biotecnologie/index.htm
Molti tutor hanno raccolto la proposta presentata in seno ai seminari adeguandola al contesto didattico ed al livello scolare, sono stati così numerosi i lavori, con impostazioni diverse, sul suolo e sui batteri del suolo documentati e prodotti da tutor (vd. forum “Leggere l’ambiente” tema di discussione “In un pugno di terra”)
La valenza didattica, i presidi, i documenti dei tutor
Si intende qui focalizzare l’attenzione su un “tratto”del percorso proposto nei seminari in quanto espressione ed esemplificazione di un itinerario didattico “esemplare” per lo studio di alcune relazioni tra i fattori abiotici e biotici di un ambiente, in particolare delle relazioni tra le piante di leguminose, batteri azotofissatori ed azoto.
Si tratta di un vero “corridoio” in cui è possibile individuare più di un percorso.
Vari presidi, lavorando sul suolo e sui batteri del suolo in generale, si sono imbattuti nella “nodulazione delle leguminose” il “tratto” qui focalizzato.
Il presidio “LS Genoino” di Cava de’ Tirreni, Salerno; il presidio dell’Istituto d’Istruzione Superiore “C. POERIO” di Foggia ed il presidio IC "Alcameone" di Crotone hanno condotto una sperimentazione specifica su questo tema.
Riportiamo il lavoro della prof.ssa Antonella Alfano del Presidio “LS Genoino” di Cava de’ Tirreni, Salerno che è stato documentato attraverso un racconto scritto a più mani dove le proposte e le riflessioni dell’insegnante si alternano a brani dei diari degli alunni, a foto e disegni.
Il percorso di Antonella Alfano ha voluto
Il lavoro è stato svolto con una classe II di Scuola secondaria di primo grado di un ambiente rurale.
I ragazzi hanno dimestichezza con le piante e la coltivazione delle leguminose.
Il contesto di senso è forte.
Un alunno porta in classe una pianta di fava che il nonno ha coltivato “nella sua terra”
La classe si domanda “Quali sono le piante leguminose?”, “Quando si seminano?”,
“Qual è il trattamento durante la coltivazione? (tempi di crescita, periodo di raccolta, uso di concimi/pesticidi)”,“Che fine fanno” le piante dopo la raccolta?,
Si parte dall’osservazione dei noduli della radice della pianta di fava che vengono asportati e misurati.
Per rispondere alla domanda “A cosa servono i noduli delle leguminose? Cosa contengono?”si propone di estrarne il contenuto e di coltivarlo su piastra.
Si ottengono così colonie di Rhizobium, batteri del suolo azotofissatori che stabiliscono con le leguminose relazioni simbiotiche.
Per rispondere alle domande “Quali benefici apporta Rhizobium alla pianta?” e”Quale azoto utilizzano i batteri azoto-fissatori?” si mettono in coltura semi di pisello le cui radichette vengono infettate con i batteri ; si allestisce anche un controllo.
I ragazzi seguono con attenzione tutte le fasi della germinazione dei semi perché l’infezione deve avvenire in un determinato momento e con altrettanta cura annotano tutto quello che avviene.
In particolare si individuano le caratteristiche da confrontare delle piante infettate e non infettate: lunghezza ed aspetto del fusto, lunghezza e numero delle radici, presenza di noduli radicali.
Questa osservazione continua ed orientata alla ricerca di particolari, segno anche che l’esperienza è andata a buon fine (la classe si è messa in gioco e ha “vinto”) ha un grande potere di coinvolgimento ed è sicuramente una strategia didattica vincente.
I ragazzi hanno avuto a che fare sperimentalmente con una attività ricchissima di contenuti: hanno iniziato lavorando sul ciclo vitale di una pianta, poi sulla riproduzione dei batteri e la batteriostatica del freddo, quindi sull’interazione tra batteri e piante (Noduli), hanno sperimentato che questa interazione è positiva per la pianta, hanno riflettuto sulla variabilità intraspecifica, hanno dovuto fare i conti col problema del potere germinativo dei semi, hanno dovuto usare la matematica per risolvere alcuni problemi concreti, hanno utilizzato il foglio elettronico excel per rappresentare i dati.
La riflessione sulla lingua
Il percorso è stato costruito secondo la metodologia CLIL (Content and language Integrated Learning) che “ancora” l’apprendimento della lingua straniera a contenuti specifici. In questo caso l’inglese si insegna facendo leva sulla curiosità che in genere i ragazzi manifestano nei confronti degli esperimenti di scienze ; così le ore dedicate allo studio della lingua straniera risultano una sorta di prolungamento delle tempo dedicato alle scienze.
L’introduzione dell’inglese in questo percorso stimola una riflessione più generale sulla lingua: dai brani dei diari si nota che i ragazzi usano termini specifici (anse, piastre, pipetta, noduli..) accanto ad altri ingenui o dialettali: questa grande naturalezza dimostra come i termini tecnici siano interiorizzati dall’aver toccato ed usato ciò di cui si sta parlando. Di alcune parole in dialetto inerenti l’esperienza che riemergono durante la discussione con la classe vengono definite nel significato italiano.
Il ruolo della matematica
I ragazzi, nel confrontare alcune caratteristiche misurabili delle piante infettate e non infettate quali la lunghezza del fusto, la lunghezza delle radici, il numero di radici secondarie, per individuare gli effetti dei batteri sulle piante, iniziano a riflettere sui dati raccolti e focalizzano l’attenzione sul fatto che anche nell’ambito dello stesso gruppo c’è una discreta variabilità: la variabilità biologica individuale nell’ambito della stessa specie. La rappresentazione grafica delle classi di frequenza dell’altezza delle piante porta ad una bella gaussiana
Un “incidente di percorso” la scarsa germinazione di un primo gruppo di piselli porta allo studio del potere di germinazione dei semi calcolato in termini percentuali.
La preparazione del “dispositivo” per la germinazione dei piselli porta alla costruzione di un parallelepipedo e di buste di accrescimento che pongono ai ragazzi problemi di geometria solida e piana.
I temi di matematica sono quindi:
Tutto il percorso matematico dell’esperienza è particolarmente interessante soprattutto se si analizza alla luce delle “Nuove indicazioni” del Ministero della Pubblica Istruzione che sottolineano l’importanza di legare lo studio della matematica a problemi concreti.
Spunti per sviluppi futuri
La documentazione della prof.ssa Alfano e della prof.ssa Senatore offre anche molti spunti per sviluppare l’attività in verticale.
DOCUMENTAZIONE ALLEGATA
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Sintesi_Ambiente_Leguminose_ 01.pdf |
E’ il presente documento |
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Protocollo Pascucci |
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Scheda Sintetica sul percorso della Prof.ssa A. Alfano |
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Racconto della prof.ssa Antonella Alfano |
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Protocollo aperto Presidio I C “Alcameone” |
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Scheda sintetica attività Presidio I C “Alcameone” |
SITOGRAFIA E BIBLIOGRAFIA
· Pascucci A., Camerini S.,Defez R. Infettare con i batteri in "Le Scienze e il loro insegnamento", n°2- 3/2001 Le Monnier