Didattica della Chimica
Laurea in Scienze della Formazione Primaria
Mazzei Patrizia
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)
