Didattica della Chimica

a cura di Silvana Saiello

 

Perché un nuovo Blog tra i tanti che affollano la giungla della rete nel campo della didattica chimica?

L’idea è quella di provare a coniugare esigenze diverse: quella dei docenti che a vario titolo si occupano della nostra disciplina, dalla scuola dell’infanzia all’università, quella degli studenti che molto spesso cercano in rete risposte a domande specifiche e che non sono quasi mai sicuri di ricevere risposte corrette, e, perché no, quella di persone che girano nella rete curiosando tra argomenti di chimica.

Il sito della IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) contiene il cosiddetto Gold Book (consultabile qui[1]), dove ognuna di queste categorie di persone trova un’inesauribile fonte di informazioni.

La IUPAC ha il pregio di essere il “luogo” della ricerca di un linguaggio chimico condiviso e quindi riconosciuto a livello internazionale.

Per questo fa riflettere quello che si legge alla voce element/chemical element [elemento/elemento chimico]:

  1. A species of atoms; all atoms with the same number of protons in the atomic nucleus.

[Una specie di atomi; tutti gli atomi con lo stesso numero di protoni nel nucleo atomico]

  1. A pure chemical substance composed of atoms with the same number of protons in the atomic nucleus.

 Sometimes this concept is called the elementary substance as distinct from the chemical element as defined under 1, but mostly the term chemical element is used for both concepts.

[Una sostanza chimica pura composta da atomi con lo stesso numero di protoni nel nucleo atomico.

Qualche volta questo concetto si esprime parlando di “sostanza elementare” per distinguerlo dall’”elemento chimico” così come è definito al punto 1, ma per lo più il termine “elemento chimico” si usa per entrambi i concetti]

Due definizioni differenti che riguardano due livelli completamenti diversi di pensiero[2]: il livello sub-microscopico (Definizione 1) e il livello macroscopico (Definizione 2).

Chi non riesce a cogliere la differenza tra questi due livelli corre il rischio di non riuscire a farsi alcuna concezione o di farsi concezioni errate.

Tant’è che è stato necessario inserire per le due definizioni una nota a margine, che dimostra come si potrebbe tagliare la testa al toro.

La confusione, infatti, si potrebbe evitare parlando di “sostanza elementare” quando si vuole indicare l’elemento chimico nell’accezione macroscopica, perché è opinione comune che le sostanze appartengano al mondo macroscopico.

Quello che però mi lascia perplessa nella nota è quel “per lo più (mostly) si usa il termine elemento chimico per entrambi i concetti”.

Utilizzare la forma impersonale di un verbo impedisce di capire di chi è la responsabilità dell’azione, mentre nel nostro caso è molto importante capire chi lo usa e in quale contesto.

Se si tratta di chimici di professione e il contesto è un dialogo tra addetti ai lavori, i problemi di comunicazione e quindi di confusione non dovrebbero esserci, perché tutti gli interlocutori hanno ben chiara la differenza tra i due livelli.

Se invece si tratta di insegnanti e il contesto è un’aula di scuola o di università, le cose cambiano proprio perché gli interlocutori potrebbero non avere ben chiara questa differenza.

Anche con i miei studenti del II anno ho dovuto fare una riflessione un po’ approfondita per essere certa che avessero chiara questa importante differenza.

Quindi la speranza è che questo “mostly” si riferisca alla comunicazione tra addetti ai lavori!

Ma leggiamo la definizione 1: che cosa significa “una specie di atomi”?

Proviamo a leggere che cosa dice la IUPAC dell’atomo:

Smallest particle still characterizing a chemical element.

[Letteralmente: La più piccola particella ancora caratterizzante un elemento chimico]

Qui le cose si complicano!

Si parla della particella più piccola caratterizzante un elemento chimico, ma che cos’è che  caratterizza un elemento chimico? E, soprattutto, a quale definizione di elemento chimico si fa riferimento e quindi a quale livello, macroscopico o microscopico?

Se si vuole fare riferimento al livello macro, perché non si parla più semplicemente degli atomi come particelle uguali che compongono una sostanza elementare? Non sarebbe tutto più chiaro, la comunicazione non sarebbe univoca?

Forse no, perché sorgerebbe immediatamente la domanda: Uguali da quale punto di vista?

E infine perché quello “still” ? È un avverbio di tempo? Di quale tempo?

Se insegniamo ai nostri studenti che esistono diversi tipi di avverbi ci sarà un motivo?

Perché la chimica ha a che fare anche con gli avverbi?

Rimangono ancora un paio di domande senza risposta:

Quando si parla di atomi uguali che cosa si intende?

Perché quando si parla di “elemento” nella definizione 1 si parla di numero di protoni all’interno del nucleo atomico?

Come vedremo, le due domande sono fortemente correlate tra loro.

Ne riparleremo un’altra volta!

Alla prossima… in attesa delle vostre risposte, ma soprattutto delle vostre domande!


[2] A.H. Johnstone, J.C.A.L. 7, 75-83 (1991)

25 thoughts on “Didattica della Chimica

    • Domanda: due atomi isotopi sono uguali? Se così fosse, il commento di Borsese sarebbe accettabile. Ma dato che così non è, il commento deve essere rivisto in questo modo: Elemento chimico è un designante di gruppo utilizzato per indicare una serie di nuclei aventi lo stesso numero atomico. Quindi, ne segue che un elemento chimico non è una specie chimica.

      • Ringrazio Ezio per la giusta precisazione: due atomi isotopi non sono uguali. Provo allora a riscrivere la definizione in questo modo:
        elemento chimico è un designante di gruppo utilizzato per indicare ogni specie chimica caratterizzata da atomi aventi lo stesso numero di protoni ed elettrroni

  1. Evidentemente la IUPAC ha ritenuto conveniente lasciare questa ardua convivenza tra i diversi usi del termine elemento in senso categoriale e in senso di sostanza (macro) piuttosto che abituare tutti i docenti di chimica del mondo ad usare il termine sostanza elementare e diventare così migliori insegnanti. L’aver sancito quella decisione non farà che aumentare la confusione per chi deve imparare il chimichese. Devo confermare che anche tra i miei colleghi questa è considerata una problematica didattica irrilevante. Purtroppo non lo è affatto. Il concetto di elemento è ben diverso e più astratto, ed acquisibile solo dopo quello di sostanza (elementare e composta) e delle fondamentali relazioni tra macro e micro (atomi). Nella mia esperienza con gli studenti 14-15 enni preferisco parlare di atomi, o tipo-collezione di atomi, che di elemento in astratto. Per quanto riguarda il testo di cui sono coautore (citato nell’articolo di Ghibaudi, Regis e Roletto su CnS) non posso che scusarmi, e mi avvalgo della protezione della IUPAC 🙂
    Di fatto devo quotidianamente occuparmi di questioni più immanenti, come immagino, la maggior parte dei colleghi che leggono questo blog, che non convincere il mio Editore a mettere quella che dalla maggior parte degli insegnanti che adottano il libro sarebbe vista come una complicazione. Per esempio, non c’è libro alcuno che possa fare il lavoro di questa chat risalente a ieri.
    io: ale, com’è la faccenda della sostanza che va separata per far rimanere la “sostanza semplice”?
    (ale, 3° anno specializz. chimica, aveva scritto in un filo di discussione che “grazie alla distillazione possiamo separare tutti gli idrocarburi che la sostanza contiene dalla sostanza semplice”, alla domanda stimolo “come si può sfruttare l’esperienza vista (in cui un miscuglio bollente di due idrocarburi aumentava di temperatura fino a raggiungere quella del più altobollente) per separare e recuperare i due idrocarburi? a cui avevo risposto: <>). Segue la chat, successiva di qualche ora.
    ale: ahahahah sarebbe la descrizione della distillazione in parole semplici
    io: una sostanza però non è mai formata da altre sostanze
    ale: no ha le sue molecole!!
    io: spiegami ale. Se noi dobbiamo separare un miscuglio di esano e isoottano, qual è la sostanza semplice?
    ale: la sostanza semplice è quella che abbiamo dopo la distillazione
    io: e il miscuglio dei due liquidi che si trova nel becher, è una sostanza non semplice?
    ale: è una sostanza composta
    io: ne abbiamo due dopo la distillazione! però separate. Una è uscita dal condensatore, e una è rimasta dove bolliva. Qual è la sostanza semplice?
    alessia.rossi: quella che rimane nel becher
    io: OK. La sostanza composta invece è il liquido iniziale che contiene le due sostanze mescolate?
    alessia.rossi: sisi
    io: Ok per fortuna che ho saputo come la pensi, anche perché non sarai certamente l’unica! Così domattina mentre vedremo la distillazione saprò cosa dovrò ripuntualizzare, dalle opinioni degli altri, diverse dalle tue
    ale: ho sbagliato prof???
    io: non hai sbagliato, hai costruito delle idee difformi perché quando hai studiato al biennio non avete passato abbastanza tempo ed esperienze sul concetto di sostanza. DIre che hai sbagliato tu è una semplificazione eccessiva
    ale: ah ho capito!!! sono sbagliati i termini quindi!!!
    io: gli alcani sono sostanze. Miscuglio è il contrario di sostanza. Un miscuglio non è una sostanza, ma minimo due sostanze
    ale: giusto!!!
    io: la benzina non è una sostanza, l’acqua salata non è una sostanza, il sangue e il vino non sono sostanze
    ale: sono miscugli
    composti da sostanze
    io: esatto
    ale: perfetto!!!
    io: il concetto di sostanza coincide con quello che tu chiamavi sostanza semplice, cioè “da sola”
    ma anche quella che distilla lo è
    ale: aaaah sisi ho capito adesso!!!
    grazie del chiarimento prof 🙂
    io: (o può esserlo quando la distillazione è efficace)
    è un dovere! 😉
    il rischio di chiamare sostanza semplice la sostanza rimasta da sola è di confonderla con “sostanza elementare” che significa sostanza formata da un singolo elemento, per esempio rame, carbone, piombo
    un idrocarburo, un alcano come l’ottano, essendo formato da H e C, pur rimanendo da solo dopo la distillazione, non è una sostanza elementare, ma una sostanza composta.
    alessia.rossi: la sostanza e la sostanza elementare però non sono la stessa cosa
    io: infatti. Le sostanze possono essere elementari o composte. quindi nella tua terminologia personalizzata devi sostituire sostanza semplice con sostanza e basta. Poi, con sostanza composta non ci puoi chiamare un miscuglio di più sostanze
    sennò confondi il miscuglio con il composto

    ale: sisi ora è tutto chiaro 🙂 grazie prof!!!!

  2. Voglio ringraziare subito Alfredo Tifi per il suo contributo che oltre ad essere molto utile a tutti coloro che si interrogano su come accompagnare gli studenti nei loro percorsi di apprendimento, è anche funzionale a supportare un’altra mia, e non solo mia, convinzione:
    la “delicatezza” dell’apprendimento del concetto di “Sostanza” e aggiungerei di “Proprietà”.
    Qualcuno condivide questa convinzione? Qualcuno ne ha sperimentato percorsi di apprendimento? A quale livello scolastico?

  3. direi che questa discussione è molto “antica” nel senso che tali problemi sono stati ripetutamente posti e mai adeguatamente risolti, in modo ufficiale, anche se poi le cose basilari sono chiare a noi tutti; il problema è come porgerli meglio agli altri, o meglio come accendere il fuoco di questo argomento in altri; per esempio potete leggervi il seguente articolo:
    https://www9.georgetown.edu/faculty/earleyj/papers/horizons.pdf
    che racconta la storia partendo da molto più indietro.

  4. Non c’è dubbio che “le cose basilari” siano “chiare a tutti noi” ma non sono d’accordo che il problema sia solo “porgerle meglio agli altri”.
    Condivido in pieno l’affermazione di Paneth ‘‘… I do not, of course, wish to suggest a linguistic reform impossible to carry out so late in the day, but only to point out what would seem to be indicated in the interest of logic” anche perché mi fa ricordare uno dei miei obiettivi nell’insegnamento della Chimica: smontare la convinzione di molti (studenti ma non solo) che la Chimica debba essere imparata a memoria.

    Vorrei anche sottolineare la profonda differenza tra divulgazione (“porgerle meglio agli altri”) e processo di insegnamento/apprendimento spesso ostacolato da mancanza di attenzione all’ambiguità delle parole che utilizziamo.
    Non possiamo dimenticare che quella comunicazione che risulta efficace quando parliamo tra di noi, diventa non solo fuorviante ma anche responsabile delle concezioni che si formano nella testa degli studenti con cui discutiamo.

    Ho molto apprezzato il bell’articolo che ci ha suggerito Claudio, nel quale però manca: la separazione tra il piano/aspetto macroscopico e quello microscopico/submicroscopico, e aggiungerei simbolico.
    Questa separazione richiede non solo la consapevolezza dell’esistenza dei diversi ambiti, ma anche la capacità di spostarsi con disinvoltura dall’uno all’altro, come già dicevo.

    Ho impiegato un bel po’ di tempo per comprendere che un mio studente del primo anno aveva questo problema perché non era in grado di discutere un esercizio sulla tensione di vapore del benzene liquido. Questo solo perché non riusciva a mettere in relazione l’aspetto macro (benzene liquido) con la formula del benzene (aspetto micro/simbolico).
    Appena abbiamo sciolto insieme questo nodo, è andato tutto liscio come l’olio!

    • la mia frase completa era:

      il problema è come porgerli meglio agli altri, o meglio come accendere il fuoco di questo argomento in altri

      dove l’insegnamento apprendimento, come vedi, c’è tutto; il riferimento dell’accendere il fuoco” è alla famosa frase di Teofrasto, che certamente conosci

  5. In effetti studiare chimica a memoria è un metodo abominevole, non c’è nulla di più efficace che installare una serie di percorsi ragionati che alla lunga si radicano nelle sinapsi offrendo certezze che diventano solide basi per le complessità di quanto segue.
    Sulla questione della sostanza, elementare o complessa, Paneth scrisse:
    Il concetto di elemento deve essere preso nel suo senso più realistico o ingenuo (naïve) quando si descrive una sostanza semplice, ma va inteso come trascendentale quando tratta della sostanza di base.
    Un dualismo che lascia il giusto spazio alle interpretazioni, ma che tuttavia necessita una risoluzione più moderna, introducendo opportune complessità adeguate ai tempi che corrono.
    Tempo fa scrissi qualcosa a proposito, se avete voglia di perdere una decina di minuti: http://wp.me/pVgju-kA

    • il link di Gifh è molto stimolante; tuttavia mi meraviglio che nessuno citi o ricordi il contributo italiano; perchè in fondo fu un italiano, Cannizzaro a far passare l’idea rivoluzionaria che certi elementi erano bi-atomici; in questo senso dicevo il problema è antico; la discussione fra Gay lussac e gli altri nel XIX secolo non era poi molto lontana; e questa idea DI FATTO è anche l’idea che sta dietro all’esempio sul cloro riportato nel blog di Gifh; insomma l’elemento biatomico Cl2 e il radicale Cl monoatomico sono per noi due forme del medesimo elemento, la prima potremo chiamarla si sostanza semplice, ma la seconda è sostanza di base nella sua forma più vera e definitiva; o no?
      Paneth in certo senso ha ripetuto alla IUPAC del 1931 la lotta di Cannizzaro al congresso di Karlsruhe nel 1860.
      Aggiungo ancora che non mi è poi chiaro perchè dovrei distinguere fra le cose che mi sono chiare attraverso i sensi umani diretti che sappiamo essere terribilmente ingannevoli e quelle che mi risultano chiare attraverso il ragionamento e soprattutto l’esperimento scientifico ripetibile; a sua volta acquisibile tramite i sensi diretti. Ormai gli isotopi sono misurabili direttamente tramite certe tecniche nemmeno tanto costose; un buon quadrupolo in ogni laboratorio didattico universitario aiuterebbe a risolvere i dubbi di parecchi studenti del tipo di quelli che ha indicato Silvana; e sarebbe in linea con il suggerimento della didattica più avanzata (vedi per esempio Science 2010, http://www.sciencemag.org/content/328/5978/584.full.pdf o meglio tutto il numero: 23 April 2010 “Science, Language, and Literacy” Vol. 328 (#5977) Pages 393-532).

      • Insegno da molti anni Scienze Naturali nella scuola superiore (attualmente in un Liceo Scientifico) e condivido l’opinione di chi ritiene che nel curricolo ordinario di Chimica questi argomenti non vengono di solito affrontati. Credo che gli obiettivi generali che dovrebbe porsi l’insegnamento della chimica nella scuola secondaria superiore siano sostanzialmente l’acquisizione di conoscenze sulla natura delle sostanze e delle loro trasformazioni, nonchè la comprensione dei fondamenti molecolari del rapporto materiale dell’uomo con gli altri viventi e con l’ambiente naturale. Invece, oggi l’insegnamento della chimica tende sempre più a un “minicorso universitario” di chimica generale e inorganica: dopo una più o meno rapida introduzione in cui si espongono , in modo generico, alcuni concetti sulla materia e l’energia (tra cui quello di sostanza elementare di cui qui si discute) si prosegue con la struttura dell’atomo e del legame chimico, esponendo in maniera semplicistica i necessari concetti di meccanica quantistica e scontrandosi purtroppo con le scarse nozioni di Fisica degli studenti.
        Credo che presentando all’inizio del corso la materia e i suoi stati di aggregazione, la teoria atomico-molecolare di Dalton, Avogadro e Cannizzaro,, le leggi dei gas, da un punto di vista essenzialmente macroscopico, l’argomento della struttura atomica perderebbe quell’aria un pò di “magia” e sarebbe senz’altro meglio recepito.
        Perchè questa lunga premessa? Perchè molti docenti riterrebbero superflua un’argomentazione con i propri alunni sul duplice significato del termine “elemento” che invece si presta, come gli interventi del blog hanno dimostrato, ad interessanti approfondimenti e trasversalità.
        In ogni caso, la defiinizione che più comunemente si trova sui libri di testo, è differente da quella suggerita dalla IUPAC: “Un elemento è una sostanza pura che non può essere decomposta o suddivisa in altre sostanze pure nè con mezzi fisici nè con mezzi chimici”.
        Cosa ne pensate?

  6. Poiché non riesco a loggarmi per inserire un post, ma sono in grado solo di commentare, rispondo sull’ultimo commento di Chiara Schettini, riaprendo la discussione, anche per proporre uno sviluppo dei temi didattici, come da invito della nuova presidente della divisione didattica nella SCI-list.

    Mi piacerebbe che, dato il rinnovamento in corso della pagina didichim, si inseriscano delle sezioni per diversificare i settori della didattica… del tipo: “il nostro rapporto con”: 1. il libro di testo; 2. l’Internet; 3. Il laboratorio; 4. il quotidiano; 5. le mappe concettuali; 6. la valutazione; 7. L’Inquiry Based Learning; 8. Il concetto di sostanza; 9. i rapporti micro-macro e simbolico-micro; 10. il concetto di mole … partendo dalla chimica generale della secondaria per avere più docenti potenzialmente interessati.

    Non so se la maniera più efficacie per proporre ed eventualmente animare e condurre questi forum dedicati a temi specifici, magari moderati da esperti, possa essere una sezione dedicata del blogdellasci su WordPress, o un altro blog “didichim”, o una mailing list specifica, o dei forum agganciati al nuovo sito didichim, o altro.

    Il vero problema è coinvolgere i tanti non-soci della secondaria che pure lavorano bene e con passione e che magari hanno piacere di “connettersi” in rete con altri, anche fosse solo per conoscere come certi problemi sono vissuti e affrontati.

    Sono convinto che ci siano moltissimi colleghi che si sono resi conto che la didattica per la comprensione e l’apprendimento significativo ha bisogno di tempi distesi e che alla corsa al soddisfacimento del programma, o alla preparazione di pochi per i Giochi della Chimica, all’inseguimento del collega della classe parallela, allo svolgimento di uno scadenziario rituale di esperienze di laboratorio-spiegazioni-verifiche, preferiscono camminare al passo della zona di sviluppo prossimale del maggior numero di studenti. O semplicemente intendono fermarsi una volta sola per arrivare a far capire loro che, anche fosse per un singolo concetto, le cose possono essere pure comprese, capite al solo scopo di capirle, per il gusto di sapere come stanno e anche di capire come facciamo a sapere che le cose stanno in quel dato modo, e non impararle in funzione del compito scolastico di cui si teme la valutazione o di un capitolo del libro da rincorrere ansimando.

    Da questo punto di vista, del “percepito” dal discente, il conseguimento dell’ “appropriazione” può essere sganciato dalla “vera comprensione profonda, epistemologica o accademica”, diventando un conseguimento sempre raggiungibile, quali che siano le strutture di generalizzazione sviluppate dall’allievo. La mia filosofia, condivisa anche da pedagogisti del calibro di Feuerstein, è che in questo modo, facendo cioè leva sul determinante cognitivo possibile, forse non si accendono fuochi nelle poche menti predisposte, ma certamente si può fornire a tutti una fonte regolabile di energia.

    Per me rimane ancora un mistero il perché, tra i tanti saperi scientifici insegnati nella vita scolastica, storia compresa, il compito di permettere la costruzione autonoma di un significato relativo ad un concetto, o non è assunto da alcun insegnamento, o è delegato alla chimica. Posso ipotizzare che sia come dire: “la nomea della materia complicata ce l’avete, allora cercate di essere all’altezza della vostra fama”. Fatto sta che se uno studente arriva ad un esame di chimica generale dopo aver superato fisica e matematica e incespica sulla comprensione di un aspetto epistemologico della conoscenza di base della chimica, magari rivelando di possedere gravi misconcezioni, resta nella convinzione di aver capito l’argomento e che purtroppo sia l’insegnante a porre le questioni in modo incomprensibile e idiosincratico.

    Venendo alla questione del concetto che chiamerei “pseudo-operativo” di sostanza, posta da Schettini: “cosa ne pensate?”, ne penso male! E spiego perché sulla base dell’esperienza in corso.

    Alla fine di un percorso in primo superiore basato sulle trasformazioni fisiche (passaggi di stato, separazioni ecc.), durato tre mesi e culminato con la cristallizzazione del KCl dal sale dietetico) sono arrivato ad un certo grado di “appropriazione” del concetto di sostanza, come distinto da miscuglio, e puramente macroscopico. Per semplificare potrei definirlo come “concetto al limite pratico della purificazione”. Naturalmente non ho affatto la garanzia che in futuro il termine “sostanza” non sia più utilizzato in modo inappropriato in riferimento al sangue, all’aria, al lardo di Colonnata, al rosso d’uovo o alla benzina, come avviene nel parlato quotidiano.
    Quindi a gennaio ho introdotto le trasformazioni chimiche con esempi dalla vita di tutti i giorni (es. candela) ed esperimenti a gruppi in cui occorreva capire se riscaldando dei campioni in provetta si creavano nuove sostanze o se avvenivano semplici trasformazioni fisiche (iodio, acqua-alcool-iodio, rame, ossido rameico, acqua e zucchero, acqua e permanganato, acqua zucchero e permanganato). Una lezione di laboratorio e discussione successiva è servita solo per il riscaldamento dello iodio. Ma durante il laboratorio sono passato nei gruppi chiedendo di stabilire se, a livello di opinione, l’ossido di rame rame che loro avevano già preparato in provetta fosse una sostanza o un miscuglio di rame e ossigeno, ottenendo 4 miscugli su sei gruppi.

    Il giorno successivo all’esperimento seguente, avendo notato che il rame riscaldato dal basso si scuriva solo in superficie, constatato che il colore era nero come quello dell’ossido di rame preso dal barattolo, ho condotto un’attività in classe in cui, grazie a discussioni e argomentazioni intra e inter-gruppo sono riuscito a ribaltare il rapporto in 5 sostanze e 1 miscuglio (da notare che la tesi resistente del miscuglio era sostenuta da un gruppo comprendente i tre ripetenti, provenienti da altre classi). A questo punto decido di provare a infilare la distinzione tra sostanza semplice e composta, confidando sulla familiarità con il rame e l’ossigeno, e faccio un “errore strategico” nel chiedere la lettura del testo dove sono riportate le sottostanti definizioni e (prima di leggerle veramente) nel pensare che la lettura della pagina avrebbe portato chiarezza e uniformità di opinioni:

    “Si definisce elemento (da me corretta in attributo “elementare”) una sostanza pura che non può essere trasformata, con gli ordinari mezzi chimici, in altre sostanze ancora più semplici” e, corrispondentemente:
    “si definisce composto (da me corretta in attributo “composta”) ogni sostanza pura che può essere decomposta, con gli ordinari mezzi chimici, in altre sostanze pure più semplici. I composti hanno una composizione ben definita e costante”

    Oltre alle definizioni confidavo sulla mappa dove invece si dice che una sostanza pura, se non è decomponibile per via chimica, è un elemento (sostanza elementare)

    Tra i 5 gruppi dell’ “ossido di rame = sostanza” uno che sosteneva l’idea fin dall’inizio, riteneva dunque che esso fosse elementare dato che col riscaldamento non aveva subito alcun cambiamento. Per alcuni altri studenti individuali, su cui si erano poi basate le conclusioni dei gruppi, esisteva un’idea preesistente che una sostanza dovesse essere per forza di cose composta, con una composizione fissa, come antitetica al miscuglio avente composizione variabile (sostanza => composta, invece di composto => sostanza).

    Nella prosecuzione del percorso ho “svicolato” (mi sono disimpegnato sospendendo la questione concettuale, come di solitamente faccio in questi casi con i piccoli) proponendo un esperimento per verificare se il riscaldamento intenso del rame avrebbe comportato un aumento, una diminuzione o una costanza di peso. 7 su 10 hanno risposto al sondaggio prelab che il peso sarebbe rimasto uguale (uno diminuito e due aumentato). Il giorno dell’esperimento, prima di iniziare ho chiesto al ragazzo della diminuzione il motivo, ed egli mi ha risposto che sarebbe evaporato un po’ di rame, il che mi sembrava sensato (naturalmente ho fatto notare che il rame fonde a più di 1000 °C mentre il bunsen in provetta può arrivare a 600-700 °C), mentre i due dell’aumento di peso hanno motivato che si sarebbe dovuto “aggiungere, fondere, unire” l’ossigeno. L’esperimento ha ovviamente confermato l’opinione di chi aveva previsto l’aumento di peso e prossimamente verificheremo la percentuale massima di ossigeno e la compareremo con quella della sostanza ossido di rame, dopo un’esperimento guidato o dimostrativo (da decidere) in cui si ricava la percentuale di rame recuperabile da una reazione che, evidentemente, non potrà essere una decomposizione!

    Tornando alla situazione di empasse provocata dalle definizioni di un libro (di cui sono tra l’altro coautore), che cosa posso dire:
    che di fronte ad una definizione di elemento (sostanza elementare) che si basa sul concetto di “sostanza ‘ancora’ più semplice” (ecco ricomparire lo “still” della IUPAC), o sul concetto di “decomposizione chimica”,
    a) se abbiamo studenti pensanti, come li ho, penseranno che sia una presa in giro
    b) dal punto di vista della didattica costruttivista questa definizione è più che inutile, controproducente
    c) sappiamo anche che il concetto di “sostanza ancora più semplice” può in qualche modo essere recuperato come concetto realmente operativo, specificando che tipo di controlli fare nelle necessarie trasformazioni chimiche adottate, ma al costo di un mare di complicazioni e generalizzazioni che oltretutto implicano una confidenza con gli aspetti quantitativi delle trasformazioni chimiche che i ragazzi non possono avere.
    d) non è affatto vero che i concetti di elemento e sostanza elementare siano stati costruiti seguendo percorsi deduttivi basati in modo logico sulle evidenze sperimentali; non è vero che il significato o i significati di elemento e sostanza elementare, di fatto ben distinti, posseduto da noi docenti e laureati in chimica siano sorretti da simili evidenze sperimentali e logiche ineccepibili dal punto di vista operazionale e, pertanto,
    e) non mi sembra proponibile un approccio didattico ai concetti di sostanza elementare/composta basato sul rigore definitorio di qualunque tipo, per quanto sembra che i rigoristi della didattica non possano farne a meno.

    Voler fare ciò corrisponde a voler insegnare l’alfabeto trovando prima una ragione logica che permetta di includere/escludere i segni da quelli alfabetici.

    E infatti vedo poi, e questa volta con piacevole sorpresa, che alla pagina a fronte del libro di chimica, c’è una bella TAVOLA PERIODICA DEGLI ELEMENTI che permetterà ai ragazzi di dire: ecco questi sono gli elementi. Quindi il rame e l’ossigeno, fatti di atomi di un solo tipo, devono essere sostanze semplici, sostanze che possono solo combinarsi o rimanere come sono: elementari. Esattamente come dicono Venturi e Balzani nel loro libro: lettere, parole, frasi.

    • salve
      sono damiano maurizio blasi
      da poco insegno chimica in un istituto professionale nella 1 e 2, sono classi molto difficili; mi piacerebbe scambiare idee e consigli per una didattica sempre migliore.
      ho trovato il posto di alfredo tifi molto interessante , alle volte nella didattica si è troppo rigidi, troppo fissati su dare un nome alle cose trascurando invece l’osservazione dei fatti e il provare a capire questi fatti magari con ipotesi e modelli

      • Caro collega Damiano, come ben saprai dal professionale, l’insegnamento, specialmente a quell’età, non è “l’arte di avere ragione”, perché quella i ragazzi ce la danno volentieri, ma è fornire contesti ricchi di evidenze e conflitti cognitivi creati ad hoc per iniziare a far sì che essi sperimentino i primi passi di un pensiero per concetti, senza dover temere errori, e senza pretendere che una cosa fissata o rimossa oggi rimanga dopo domani o non riemerga tra una settimana. Ben sapendo che la loro mente somiglia, giustamente, più ad una sandbox che ad una tavoletta d’argilla. In effetti non credo che a nessun livello dello sviluppo esista qualcosa come la “struttura cognitiva”, di cui si sente continuamente parlare grazie al rassicurante modello di Ausubel: una specie di teatro cartesiano, o di stanza di cui si possono “scegliere” o “non scegliere” di “adattare” il colore delle pareti, l’arredamento ecc. alle nuove cose che vi sono messe dentro o tolte. Ciò che esiste è qualcosa che ha alcune caratteristiche di equivalenza con la “struttura”, ma non è una struttura. Sono dei processi di evocazione e rappresentazione animati da un linguaggio verbale interno che si rinforza in abitudini attraverso le abitudini, ma che rimangono pur sempre processi, situati, e inconsapevoli, dipendenti dal contesto linguistico e bisognosi di un ambiente socioculturale per acquistare significato ed evolversi, come nell’apprendimento di qualunque lingua. Il nostro primo compito è far sì che questo linguaggio interno divenga prima esternato e “usabile”, ossia verbalizzato in situazioni di dialogo significativo tra pari, nell’ambito delle quali gli studenti discutano gli aspetti conflittuali generati dalle proprie diverse “reti di processi parzialmente reiterabili”, di cui sono scarsamente consapevoli (ovviamente stimolati dall’insegnante). La consapevolezza e il pensiero concettuale seguiranno di conseguenza. A scuola, invece, l’unica cosa esternata sono le conclusioni, giuste o sbagliate, di questi processi, e queste sono valutate. In essa a tutti fa comodo illudersi che alle stesse conclusioni corrispondano le stesse “reti di processi”, mentre ci sono differenze stratosferiche nei diversi adolescenti. Così facendo si rafforza il divario. Molti studenti arrivano in quinto che non sono in grado di spiegare a un compagno come hanno ragionato per produrre un certo risultato corretto e il loro linguaggio interno non si è sviluppato a sufficienza neppure per distinguere quando comprendendo e quando no. Capire se le informazioni che sta ricevendo hanno senso o no per lui. Molti non sanno nemmeno di aver ragionato, perché si sono semplicemente adattati alle verifiche e alle tecniche risolutive per arrancare voti di sufficienza. Con queste basi cognitive poi si iscrivono all’università con gli interessanti risultati e gli emergenti problemi di relazione e autostima che ci sono stati raccontati da Maffettone al congresso SCI (Promuovere competenze riflessive negli studenti universitari in ritardo, esperienza di monitorata da psicologhe ai corsi di ingegneria chimica).
        Tornando al blog… non ricordavo che questo filo di discussione sui concetti di elemento e sostanza elementare fosse diventato così lungo. Sono dell’idea che sia necessario un diverso tipo di blog solo per la didattica, centrato sulle esperienze didattiche che si prestano a riflessioni, divise per temi.

      • Scusa Alfredo ma forse ci vogliono solo dei post diversi più che un altro blog; questo è un blog generale di chimica in cui è chiaro che la didattica ottiene più interesse di discussone di altri temi; sugli altri temi ho migliaia di contatti ma nessun intervento; sulla didattica scolastica, non universitaria c’è grande interesse, molti interventi ma pochissimi post (nessuno ne manda e io ne sto scrivendo ma sull’università, quelli sul potenziale chimico sono un esempio) ; ma basterebbe allora solo che qualcuno di voi scrivesse quel che vuole, invece di fare un ulteriore blog dedicato solo alla didattica che sarebbe solo una occasione per dividerci ulteriormente; sono qua disperato perchè non riesco a tener dietro al blog nel senso che non mi arrivano post e io non voglio che questo sia il MIO blog omio e di Luigi Campanella e di Giorgio Nebbia gli unici che a quanto pare considerano interessante scriverci, io vorrei che fosse un luogo di discussione e di confronto; scrivete e mandate non c’è alcun problema; io aspetto testi; ciao
        PS aggiungo che si puo’ fare una pagina dedicata alla didattica all’ionterno del blog, un elemento di menù a tendina dedicato alla didattica e dato che alcune delle pagine che avevo messo su non ricevono contributi non ci vuole granchè; ma memore dello scarso apporto di post lo faro’ solo se mi arrivano altri testi; una pagina dedicata alla didattica ci starebbe, ma solo se chi segue è interessato a scriverci su

      • è semplice mandami il post che lo metto su; tutti i post passano per la redazione tramite me e poi vengono messi su e dotati di immagini se non ne hanno; escono lunedi’ mercoledi’ e venerdi’ a meno di casi particolari

  7. Alfredo ancora non sei andato in pensione e vedo con simpatia quanto sei appassionato alla chimica. La cosa che non mi piace dei chimici insegnanti è che molti credono che fissarsi sulla questione di elemento, molecola, atomo, isotopo sia una questione essenziale quasi una questione di vita o di morte. Non è così. Molto spesso gli studenti non recepiscono perchè non sono completamente strutturati mentalmente e non posseggono nemmeno l’intelaitura minima per capire. Gli studenti esigono solo che IL DOCENTE sia LUI sicuro , deciso, conoscitore della sperimentazione chimica e preparato molto preparato.In un certo senso bisogna fare da tutore condurre per mano gli studenti dei primi anni di corso. Lo sapete che al tempo del Flogisto le industrie metalliche andavano a gonfie vele? Una teoria sbagliata in chimica molto spesso non pregiudica l’attività industriale. Sono d’accordo invece nel voler “giocare” in laboratorio con la chimica. Qualche anno fa una ragazza che odiava la chimica sulla carta quando ha iniziato a manipolare i materiali in laboratorio, i suoi occhi hanno incominciato a brillare di felicità. Non è diventata una secchiona ma ha imparato a stare con i compagni, a portare costantemente il camice, a chiedere cosa succedeva in continuazione ed a prendere appunti dal vivo. Non credo che balbettare in continuazione su questioni di lana caprina possa giovare alla chimica. Oggi vi è la necessità di far comprendere come ciascun studente DEVE POSSEDERE UNA MENTALITA’ DA SCIENZIATO. Deve fare domande, fare ipotesi, insomma capire ciò che succede intorno. La tecnologia cammina troppo velocemente, oggetti e cose oggi sono zeppe di scienza e tecnologia. Apri il cofano di una macchina, guarda la sottiglizza di un televisore o le batterie al litio per i telefonini, la pittura al TiO2 dei muri, e poi l’effetto foto-voltaico dei fotoni di luce visibile che decadono sul Si in elettroni e lacune e il grafene delle meraviglie e tante altre ancora. Provate a sperimentare sul grafene , io l’ho fatto! Ma perchè questi chimici insegnanti si fermano sempre alle prime pagine dei libri di testo.?

    • Caro Spanò, che piacere leggere il tuo commento “caloroso”! Che ti devo dire, hai ragione “a priori”, prima ancora di rileggere ciò che scrissi molti e molti mesi or sono. A questa età (quattordicenni) occorre andare “avanti” anche su delle basi incerte e all’epoca stavo ancora troppo bloccato. Però credo dei piccoli segni occorra lasciarli, su cui potersi agganciare in seguito. D’altra parte il succo era proprio che la logica delle definizione e dei percorsi “logici” dal punto di vista didattico era per l’appunto un balbettio di “lana caprina” (prima o poi verrò a sapere perché si dice così e cosa ha che non va la lana di capra). Il mio “primo capitolo” è diverso però dal primo capitolo dei libri. E’ molto più vasto, comprende tutto quello che serve per sviluppare impressioni, sensazioni, percezioni che riguardano le realtà molteplici delle trasformazioni. Farci il callo. Il tutto adottando appunto pseudoconcetti vaghi, spontanei, ancora non ben definiti. Quasi così come “vengono”. Quello che è connaturato allo sviluppo delle prime.
      Però sbagli su due cose. La prima che più che essere appassionato alla chimica sono appassionato agli studenti. Mi appassiono quando vedo che cominciano a diventare autonomi, e sono preoccupati di dare un senso alle esperienze, che riescono a pensarci sopra, raccontarle, a trovare il filo che unisce l’obiettivo e le evidenze alle deduzioni e conclusioni e sono soddisfatti di fare “bene”. Quando vedo che imparano a distinguere tra queste varie fasi del percorso che ci fa arrivare da certe premesse a certe conclusioni, e che diventano scrittori e comunicatori sempre più abili. Da quando ho cambiato scuola sto rivalutando molto il gusto di insegnare in primo (sarà perché ho trovato delle classi del triennio totalmente bloccate, condizionate e completamente incapaci di fare tutto ciò).
      La seconda: dici che “non sono completamente strutturati mentalmente e non posseggono nemmeno l’intelaiatura minima per capire”. Quel “completamente” fa emergere il conflitto in ciò che affermi: sono così, certo, ma non rimarranno per molto così. E ciò che diventeranno non è il frutto di uno sviluppo biologico (del tipo che “basta innaffiare e aspettare che diventino più lunghi”), ma socioculturale. E la scuola e in particolare l’insegnamento “oggettivo”, ossia basato sui fatti e sul linguaggio interpretativo delle discipline scientifiche (inclusa la chimica), la comunità insegnante di cui fa parte l’insegnante, tanto quanto i compagni, possono fare molto per traghettare questi studenti verso un pensiero e un linguaggio concettuale. Viceversa, un insegnamento non formativo delle scienze, enciclopedico, o fatto di tante curiosità sommate assieme tipo Voyager, accompagnato da un sistema di valutazione basato sulla capacità di restituire nozioni, informazioni e procedure meccaniche, li inibiranno e lasceranno lì dove sono. Poi ti contraddici di nuovo quando dici che devono avere una mentalità da scienziato. Ci vuole molto tempo. Il percorso verso il pensiero concettuale, analitico, distaccato e “disembedded”, autenticamente speculativo, tutto passa attraverso il pensiero per concetti. I quattordicenni fanno ipotesi, I bambini delle elementari fanno ipotesi anche più spregiudicate dei primi, e gli scienziati “formulano” ipotesi, ma la natura di tali ipotesi è totalmente diversa nei tre casi per quanto riguarda l’utilizzo o meno di sistemi concettuali espliciti. Quindi occuparsi anche di questioni concettuali, quando non sono questioni di lana caprina, ma colpi di scalpello al sistema di rappresentazione della realtà microscopica, fenomenologica, e semantica associata, è altamente consigliato ai minori. La creatività e la capacità di effettuare ipotesi “scientifiche” verranno di pari passo ad un modo di “guardare ciò che succede intorno” che non sia superficiale, “episodico”, “magico”.

  8. Caro Alfredo sbagli e pecchi di immodestia quando affermi che: “il mio primo capitolo è’ molto più vasto, comprende tutto quello che serve per sviluppare impressioni, sensazioni, percezioni che riguardano le realtà molteplici delle trasformazioni”.
    E’ quel tutto che è eccessivo, Cala se vuoi vendere.
    Avere la mentalità da scienziato che cos’è?, Se non scoprire il mondo con gli occhi di un bambino e stupirsi della meraviglia di pietre più levigate di altre “Isaac Newton” o anche piangere come Fritjof Capra davanti al mare e l’aria mentre una miriade di particelle cosmiche danzano davanti ai suoi occhi.
    Oggi dobbiamo essere tutti scienziati significa. dobbiamo avere la curiosità di capire le cose ed il mondo ,ma giustamente, in molti casi tale “curiosità” che poi deve essere trasformata in “strategia” può essere insegnata. Io utilizzo il metodo del divertimento scientifico sano, di fare esperimenti in continuazione , anche se inizialmente lo studente non ha chiaro il significato reale di quell’esperimento.
    Mi è capitato di vedere come taluni studenti siano fedelissimi esecutori di esperimenti, precisissimi ed accurati, ma non riescono ed elaborare ciò che l’esperimento ci vuole significare. A questo punto racconto la storia che è capitata a me di non riuscire a capire. Ed allora dico allo studente: “lascia questo dubbio nella tua memoria vedrai che col tempo questo dubbio improvvisamente scomparirà”.
    Quando lo studente nel tempo avrà acquisito un quadro unitario e non frammentario della sua conoscenza potrà risolvere problemi anche di tipo logico-sperimentali.
    Purtroppo il problema della frammentarietà delle idee è il frutto Cartesiano della scienza Occidentale. Cartesio col suo “Cogito Ergo Sum” ha diviso la mente dall’intero organismo provocando la comparsa di conflitti tra volontà e istinti. Poi ogni individuo è stato diviso in base alle sue attività, capacità, sentimenti, opinioni, in comparti separati generando confusione metafisica e frustrazione. Ed è proprio questa frammentazione che caratterizza l’uomo di oggi che “vede” il “mondo esterno” come un insieme di oggetti e di eventi separati. La Scienza perciò ha anche ,tra le altre cose, il compito di dare uniformità alle idee ed ai concetti in modo tale che possano abbracciare un più vasto settore della conoscenza.

    • molto bello questo commento di Spanò e tutto il discorso che state sviluppando Tifi e Spanò; penso che che Cartesio abbia dato veste filosofica al processo di divisione del lavoro che andava avanzando nelle manifatture e poi nelle fabbriche; lo scienziato stesso che fa “solo” scienza è frutto di questo lavoro separato; riunire la scienza e il resto del lavoro umano è il compito nostro e dei nostri figli e si potrà fare se e solo se potremo superare le difficoltà che questo modo di fare, pur così produttivo, ha generato;le conseguenze ambientali e climatiche sono sotto i nostri occhi; la divisione del lavoro anche all’interno della scienza fa si che sia difficilissimo mostrare con evidenza a chi non è specialista ciò che a te specialista è evidente; e questo sito potrebbe esere un tentativo di portare avanti questo discorso di riunione; voi cosa ne pensate? fra l’altro mi piacerebbe saper applicare il metodo di Tifi alla mia didattica

    • Claudio posso solo sieti che 1) le divisioni non mi piacciono 2) il “mio” metodo non lo saprei definire in modo chiaro nemmeno io. Forse è più un work in progress artigianale. Né la scienza né Cartesio sono lontanamente riuscite a frammentare (danneggiare) o ricomporre (far capire) il mistero dell’apprendimento umano, e poco più oltre dei principi evolutivi e dialettici di Vygotskij è stato fatto in altri 80 anni di psicologia cognitiva e in 20 anni di neuroscienze per capirlo.
      Nel mio “tutto” includevo una toccatina alla calcolabilità dei numeri di atom usando i loro pesi relativi, alla presenza di cariche elettriche in essi, agli acidi che neutralizzano le basi, ed altre cose che starebbero nei “capitoli successivi” ma che emergono da sole o che io infilo, senza nessuna pretesa. Sapendo che poi certi temi torneranno, ciclicamente, e sapendo per esperienza che quella sottospecie di preparazione implicita torna utile quando poi i concetti devono essere affrontati più sistematicamente, con ragazzi più maturi. L’importante è farli scrivere e parlare su queste cose che non comprendono ancora pienamente. Ma comunqye “intravedono”. Creando le “parole” crei le prime generalizzazioni, cioè le basi per i futuri concetti.
      “Lascia questo dubbio nella tua memoria vedrai che col tempo questo dubbio improvvisamente scomparirà”… A volte è bene, altre no. Se capisci che con una breve mediazione o “dialogo socratico” riesci a risolvere quella che potrebbe trattarsi di una miscpncezione che si va radicando, perché non intervenire? E poi mi preoccupa un altro aspetto: la possibilità che si insedì una visione da parte degli studenti, che ciò che noi e loro pratichiamo sia in qualche modo arbitraria.

  9. PS. Nella mia nuova scuola c’è anche il liceo delle scienze umane. Ho sostituito un’insegnante di latino in primo, somministrando loro una versione e assistendoli (l’ho studiato solo in seconda media). Mi dicevano “ma che significa prof!” ed io, facendo finta di capirci qualcosa: “il significato se non ce lo mettete voi non ce l’ha di sicuro!”, e si cimentavano con fermento, misto ad abbattimento: chi piagnuccolava e poi si ripigliava e mezza parola di conforto era pure troppa, e vedevano che Latona nel dizionario non c’era e poi uno si accorgeva che c’era la maiuscola, e perciò doveva essere un nome proprio, e così via. Un problem solving continuo! Si comportavano come se fossero motivati, dunque lo erano. Sarà stata solo la paura del voto? Bho, non direi proprio. Non sembrava affatto così. Era il comportamento naturale di piccoli esseri umani che accettano una piccola sfida e si muovono in un terreno fitto di incertezze. Ho lavorato parecchio alle elementari. Con mia grande sorpresa devo dire che era come se non ci fosse stata la fase puberale in mezzo. Ecco: era lo stesso fermento di quando facevo gli esperimenti alle elementari. Questo dimostra ciò che sto intuendo: che la crisi della curiosità, dell’autonomia e della capacità critica dell’età puberale, che ci sforna studenti chiusi, muti e demotivati, non è un fatto biologico, ma socioculturale, come tutto il resto. La biologia, i nuovi neuroni che si formano ad 11-12 anni, sono concause della transizione. Ma la scuola e l’ambiente sociale possono fare la differenza a dispetto della biologia. Questa è uguale per tutti, anno più anno meno. Ma perché allora questi ragazzi del 1B come dotazione e frenesia intellettiva sono così diversi da quelli del mio 1T chimico biologico della stessa scuola? Magari sto esagerando le differenze, e sono stato troppo poco con questi ragazzi, non li ho visti in matematica o in inglese, per valutare la cosa. Ma è certo che le differenze c’erano.
    Allora, altro che la chimica edulcorata interessante e motivante!! Quelli faticano fin da piccoli e si formano! Sono costantemente impegnati nella ricerca di senso e ad ogni pié sospinto sono obbligati a cambiare l’interpretazione e il punto di vista per fare le loro “stupide” versioni. Non possono continuamente lamentarsi delle “cose difficili”, come i miei che faticano a comporre un minimo ragionamento, o permettersi difficoltà di decodifica logico-simbolica ecc. Facendo imparano. Sono “cognitivamente” impegnati e non è che se non capiscono un senso gli puoi dire: “non ti preoccupare, dimentica, aspetta e vedrai”. E la motivazione? Per Latona? la madre di Diana? Ecco cosa intendo per impatto formativo. Nel forum di Linkedin di Education in Chemistry “How can we get children interested in chemistry?” Avevo scritto “why should we”? in compagnia di un altro scettico, in mezzo ad una marea di showmen e dimostratori d’assalto. Sarà per questo che mi sono sfogato con l’interesse per il latinorum. Meditate gente!

  10. Quando nel lontano 1962 ero studente delle medie avevo grandissima motivazione morale e grandissima fame (ero di famiglia povera) ma non riuscivo a capire come trovare l’area del trapezio isoscele se conoscevo le due basi maggiore e minore e il lato isoscele. Questo all’inizio dell’anno scolastico. Tuttavia girovacando nei miei pensieri e riflettendo mediante raffigurazioni mentali del trapezio riusci a capire come risolvere il problema. Questo impatto fu alla fine dell’anno scolastico. Forte della mia sicurezza , chiesi al più BRAVO DELLA CLASSE quello che aveva valutazioni da 9 e 10 come cavolo si fa a trovare l’area del trapezio ,senza guardare le formule, e nelle condzioni date… MI DISSE NON LO SO, NON LO SO FARE. Ci rimasi molto male perchè avevo fiducia nella sua intelligenza. Imparai allora che le molte cose che io non avevo capito per altri anche per quelli più bravi di me avrebbero potuto essere molte di più. Ed inoltre fu importante capire di non avere capito. Cioè sapevo dove era la falla del mio ragionamento, sapevo dove si inceppava il discorso logico. E questo sapere di non sapere mi ha aiutato moltissimo sia negli studi universitari sia nella vita.

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