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Didattica della Chimica Laurea in Scienze della Formazione Primaria Mazzei Patrizia Argomenti da svolgere nel presente modulo Ambito conoscitivo, Epistemologia e Linguaggio specifico della disciplina. Ruolo della disciplina nella società di oggi ed indicazioni per il curricolo nella formazione primaria. La scelta degli obiettivi,della metodologia, degli strumenti. La verifica e la valutazione. La formazione continua e l’aggiornamento disciplinare. Esempi di itinerari didattici e di semplici esperienze di laboratorio scientifico Risultati su indagini diverse Scarse le conoscenze scientifiche Quasi assente l’educazione ambientale Pochi gli studenti di discipline scientifiche Percepiamo il mondo che ci circonda attraverso i cinque sensi: VISTA UDITO TATTO OLFATTO GUSTO ma….. …..non ci basta ed allora cerchiamo di immaginare e capire cosa ci sia al di là dei nostri sensi Infatti sin dagli albori l’UOMO ha cercato di dare le risposte ai tanti perché cercando di IMITARE LA NATURA producendo in laboratorio sostanze naturali e non Attraverso l’istruzione si acquisiscono competenze che portano ad un comportamento educato cioè Attraverso la conoscenza della chimica si acquisiscono competenze di decodifica e comprensione del nostro corpo e dell’ambiente che ci circonda quindi uso corretto delle sostanze, cura della nostra e altrui salute, rispetto dell’ambiente naturale QUINDI Decodificare PER Comprendere PER Rispettare Tutto ciò che ci circonda ALLORA Ma quando si fa Chimica? quando manipolando sostanze macroscopiche (sistema di reagenti) si realizzano eventi a livello microscopico (eventi nel mondo microscopico) sostanze macroscopiche (sistema di prodotti) conoscenza disciplinare (sistema di informazioni) Luigi Cerruti “Bella e Potente La chimica del Novecento fra Scienze e Società” Difficoltà della chimica Mondo macroscopico facilmente accessibile Mondo microscopico accessibile dalla fine del 1800 Quali modelli? Corrente di pensiero Colui che lo ha costruito Tipologia Correnti di pensiero comportamentismo, cognitivismo, connessionismo, associazionismo, strutturalismo etc. Colui che li ha costruiti Piaget, Bloom, Gagné, Guilford, Bruner, Skinner, Vygotsky, Ausubel etc. Tipologia Mastery Learning, Problem Solving, Task Analysis etc Alcuni dei modelli si collocano poi in una tipologia più ampia Skinner nel comportamentismo, Piaget nel cognitivismo, Bruner nello strutturalismo, Gagné nella Task Analysis ecc. I modelli organizzano teoricamente, ma partendo da dati sperimentali, una linea di pensiero articolata, a sua volta, in vari campi di competenza (come gli obiettivi, le procedure, le metodologie, le tecniche, le abilità, la valutazione ecc.), in modo che i modelli possano venire effettivamente ed efficacemente utilizzati nell'insegnamento I modelli non sono perciò risultati accademici, scollegati dalla realtà, bensì schemi razionali che partono dalla realtà e vanno applicati e sperimentati concretamente: dalla loro sperimentazione si ottengono dati che possono anche invalidare il modello o portare ad un suo perfezionamento o adeguamento Herron Insegnamento ed apprendimento non sono sinonimi in quanto un docente può insegnare nel migliore dei modi senza che si verifichi alcun apprendimento Bruner Il processo di apprendimento bilaterale e la comunicazione necessaria perché l’uno capisca mente dell’altro. Insegnando anche l’insegnante costruisce è è la Secondo il modello piagetiano, all'aumentare dell'età aumenta l'abilità dell'individuo a percepire, assimilare e sfruttare informazioni e dati: c'è perciò una complessità crescente nello sviluppo del processo di apprendimento; deve perciò esserci anche una gerarchia di livelli di comprensione Stadi evolutivi dell’intelligenza 1. Intelligenza senso-motoria (0-2 anni) 2. Preoperazionale (2-7 anni) 3. Operazioni mentali concrete ( 7-11 anni) 4. Operazioni mentali formali (11-14 anni) Erikson L’identità coinvolge l’intero arco di vita e si evolve secondo otto stadi di sviluppo psicosociale. Nei primi tre anni (che riguardano due fasi) si completa il compito di raggiungimento della autonomia; in età prescolare e scolare ci si definisce in base a ciò che si riesce ad immaginare e a produrre Operazioni mentali concrete Tutti quei ragionamenti che sono condotti su contenuti riferibili a elementi concreti e percettibili. Esse sono richiamate e riutilizzate durante tutta l’esistenza per organizzare dati nuovi ed immediati Più importanti operazioni mentali concrete utili per lo studio delle scienze Spazio (elementare) Misura Durata e età Spostamento e velocità Sostanza e peso Classe e serie Numero Casualità Riconoscere una trasformazione Pensiero “reversibile” Tendenza all’estrapolazione Sommare Sottrarre Dividere Classificare Seriare Uguagliare Mettere in corrispondenza Concezione atomistica Conservazione della materia in una trasformazione fisica Conservazione del volume Operazioni mentali formali Ragionare su semplici ipotesi Ipotizzare situazioni Principio di proporzionalità (uguaglianza fra rapporti A/B = C/D) Operazioni combinatorie Coordinate di due sistemi di riferimento Nozione di probabilità Nozione di correlazione Compensazione moltiplicativa (se AB=CD allora A/C=D/B) Capacità di separare variabili Ophardt Operazioni concrete Operazioni formali Ritenere a memoria fatti e regole Analizzare gli argomenti suddividendoli in parti Capire a livello elementare Sintetizzare le varie parti in un quadro razionale Applicare le conoscenze applicandole a situazioni nuove Valutare risultati e metodi Argomenti accessibili e non accessibili a studenti concreti Qualunque misura di routine Misure di quantità non osservabili direttamente (es:densità) Estrapolazioni dirette (es: il fiammifero galleggia, quindi gli oggetti di legno galleggiano) Bilanciare le equazioni chimiche date le regole Estrapolazioni di 2° ordine (Es: il legno ed il gasolio bruciano essendo composti del C, tutti i composti del C bruciano) Ricavare le regole del bilanciamento Data la definizione di Molarità preparare una soluzione 1 M Data la definizione di Molarità preparare una soluzione da una data Concepire il PA come il peso di un certo n di atomi Concepire il PA come un peso relativo ad uno standard Concetto di acido come di una sostanza che fa variare la cartina al tornasole Concetto di acido come donatore di protone o come accettore di doppietti di elettroni Gli argomenti chimici presentano sempre dei livelli formali elevati Non dimentichiamo che Sul piano affettivo inizia l'ingresso dell'individuo nella società, si tende a realizzare un programma di vita e di cooperazione sociale Lo sviluppo cognitivo è un processo di adattamento all'ambiente sociale e fisico, perciò l'apprendimento nasce e l'intelligenza si sviluppa da una interazione attiva e continua con l'ambiente. Occorre definire un limite superiore del livello del materiale che si può usare. • Non è facile impostare un curricolo chimico, ma si dovrebbe prevedere un insegnamento con le ovvie differenziazioni legate al contesto. • Gli schemi di età sono abbastanza instabili, a causa di fattori socio-economici, ambientali e scolastici: perciò il pieno conseguimento delle capacità intellettive formali può venire acquisito nei primi anni dell'università? • E' poi difficile individuare esattamente i concetti che esigono operazioni concrete e formali, come pure valutare se effettivamente gli studenti abbiano conseguito o aumentato le loro capacità di ragionamento formale, che è uno degli obiettivi primari dell'insegnamento scientifico Per dare una sequenza razionale degli obiettivi, si crea una "tassonomia", che gerarchizza gli obiettivi dal più semplice al più complesso (quella di Gagné ne è un chiaro esempio). A modelli diversi (o per uno stesso modello applicato a contesti culturali diversi) corrispondono, ovviamente, tassonomie diverse Su quali nozioni di base? nozione elementare di peso linguaggio simbolico distanza esempio di inferenza volume B. S. Bloom (obiettivi dell’area cognitiva) A1, conoscenza: capacità di richiamare teorie, leggi, esperimenti, nomenclatura, tecniche, ecc. A2, comprensione: capacità di interpretare correttamente situazioni e fatti conosciuti A3, applicazione: capacità di applicare le conoscenze a situazioni ed esperienze nuove e sconosciute A4, analisi: capacità di suddividere un'informazione complessa in più parti e di trovare relazioni fra esse A5, sintesi: capacità di coordinare molteplici informazioni organizzando le conoscenze acquisite A6, valutazione: capacità di esaminare criticamente situazioni e fatti, di esprimere giudizi e di comunicarne il contenuto essenziale ad altri Tassonomia di Shayer M.Shayer ha elaborato una tassonomia semplificata, ricavata dalla teoria piagetiana, basata su tipi di ragionamento e di operatori formali, relativi alle attività scientifiche; in ordine gerarchico, dal più basso al più alto: a) il concetto di conservazione b) il concetto di proporzionalità c) il concetto di equilibrio dei sistemi d) le operazioni matematiche e) il controllo delle variabili f) l'esclusione di variabili ininfluenti g) il concetto di correlazione h) le capacità di misura J. C. Mathews (obiettivi specifici chimica) A1, abilità di progettare uno schema appropriato per la soluzione di un problema pratico A2, abilità di trattare e classificare informazioni, compresi risultati numerici, grafici, ecc. A3, abilità di applicare cognizioni precedenti in situazioni nuove A4, capacità di analizzare le informazioni dimostrando criterio e giudizio A5, capacità di riportare e commentare argomenti inerenti la chimica elementare A6, consapevolezza del ruolo che la chimica ha fra le altre discipline e nella società Programmazione dell’interveto didattico 1. Incentivare la crescita intellettuale e la capacità di ragionamento dello studente 2. Fare acquisire i contenuti minimi Gli obiettivi specifici devono essere definiti in termini comportamentali, espressi cioè attraverso abilità dell'allievo; devono essere pertinenti (riguardanti uno stadio significativo di apprendimento), conformi agli obiettivi generali, logici (senza contraddizioni interne), realizzabili (raggiungibili nei tempi e con i mezzi a disposizione), osservabili (attraverso una attività svolta), verificabili (i risultati non devono essere influenzati da conoscenze o abilità diverse da quelle valutate). Esempi Capacità di misura Dissoluzione Sugli elementi e la teoria particellare Acidi e Basi Capacità di misura 2A, iniziale concreto - il soggetto è in grado di compiere misure confrontando, ad esempio, dove inizia e dove finisce un oggetto, un viaggio, ecc. in termini di semplici numeri interi 2B, terminale concreto - il soggetto è in grado di capire il significato di diagrammi a barre, di istogrammi e l'idea di "media" come centro dell'istogramma. E' in grado di comprendere rappresentazioni grafiche di equazioni del primo ordine 3A, iniziale formale - il soggetto è in grado di interpretare relazioni grafiche di ordine superiore e di usare algoritmi nel risolvere problemi (ad esempio P1V1 = P2V2 per calcoli di pressioni gassose). E' in grado di interpretare relazioni fra variabili in un grafico (ad esempio in un grafico distanza/tempo si renderà conto che una sezione verticale significa "distanza ad un certo istante"). 3B, terminale formale - il soggetto è in grado di interpretare relazioni grafiche di ordine superiore in termini di "velocità" (tangenti in diversi punti o intercette istantanee). E' in grado di concettualizzare relazioni fra variabili (ad esempio nella relazione V = abc, se a aumenta, a V costante, b e/o c devono diminuire proporzionalmente). Da questo esame si può dedurre lo stadio cognitivo richiesto per comprendere concetti e problemi chimici; per Shayer i concetti di mole e di spostamento di un equilibrio esigono il livello 3B: occorre infatti ragionare in termini di relazioni dirette o inverse fra rapporti di variabili. Dissoluzione 2A (iniziale concreto) - il sale o lo zucchero "si sciolgono" in acqua; la massa (implica l'idea di quantità) si conserva, non il volume; (a livello preoperazionale, livello1, il soluto "scompare" semplicemente) 2B (terminale concreto) - il processo è reversibile 3A (iniziale formale) - le particelle si mescolano conservando la loro identità; ognuna conserva massa e proprietà chimiche 3B (terminale formale) - la saturazione coinvolge una situazione di equilibrio con velocità di precipitazione = velocità di dissoluzione Sugli elementi e la teoria particellare 2A (iniziale concreto) - si affrontano semplici metodi empirici di purificazione; è ancora impossibile il concetto di "elemento" 2B (terminale concreto) - si adottano metodi di purificazione e di ottenimento di sostanze "pure"; elemento = sostanza non separabile in altre più semplici; le proprietà degli elementi sono classificabili in "famiglie di elementi" 3A (iniziale formale) - gli atomi hanno una "struttura"; ci sono atomi uguali e atomi diversi; un elemento è costituito dagli stessi atomi (nozione di "purezza"); la "purezza" dipende dall'uso che si fa di una sostanza; Tavola periodica = insieme di "famiglie" 3B (terminale formale) - misure e limiti di purezza; consapevolezza che esistono relazioni tra fatti sperimentali e modelli atomici; esperimento dello "strato sottile" per determinare l'ordine di grandezza delle molecole di acidi grassi; Tavola periodica = struttura classificatoria complessa che lega proprietà di elementi e composti con le strutture atomiche; ipotesi di Avogadro e sue applicazioni sui gas Nel programmare la trattazione didattica di singoli argomenti è molto utile anche seguire il metodo della "gerarchia di apprendimento" di Gagné: in essa vengono individuati un obiettivo finale, i sottoobiettivi e i requisiti disciplinari necessari al raggiungimento di ogni singolo nodo concettuale; ogni nodo di apprendimento può essere conseguito solo se sono conseguiti tutti quelli gerarchicamente sottostanti. Di tutti i nodi deve essere possibile verificare l'acquisizione non tanto in termini verbali quanto operativi (secondo il principio che "sapere qualcosa" significa "saper fare" qualcosa). Un caso molto interessante di utilizzo di questo metodo è quello di un approccio "olistico" o "sistemico" a temi di carattere interdisciplinare; in generale ogni problema reale è per sua natura interdisciplinare. In questi casi è necessario operare in modo "trasversale" su alberi disciplinari diversi. Dopo aver costruito le gerarchie per le singole discipline coinvolte nella trattazione del tema, vengono selezionati i contributi (obiettivi) delle discipline necessari per affrontare il problema specifico; questi vengono poi riaggregati in funzione della soluzione, costruendo una nuova gerarchia in cui compaiono, sempre in sequenza, gli obiettivi selezionati. Un esempio concreto di ciò verrà presentato successivamente. Problemi didattici PARTENZA CONDIZIONI SOGGETTIVE E CIRCOSTANZIALI DEI DISCENTI SITUAZIONE STORICA DELLA DISCIPLINA ARRIVO FORMAZIONE DELLO SPIRITO SCIENTIFICO (ATTEGGIAMENTO PROBLEMATICO E DISPOSIZIONE AL DISCORSO RIGOROSO) ACQUISIZIONE DI UNA PROSPETTIVA INTERDISCIPLINARE (SUPERAMENTO DELLO SPECIALISMO ANGUSTO)
