INSEGNAMENTO DELLA CHIMICA BASATO SUL COSTRUTTIVISMO

Gli studenti “studenti” la conoscenza

 

Francesco Giuliano1

francesco.giulianolt@libero.it

 

La Chimica deve essere necessariamente insegnata utilizzando il metodo scientifico pena l’incomprensione dei suoi concetti fondamentali con l’aggravante di essere giudicata una scienza infeconda e difficile da comprendere.  Risulta per questo necessario evidenziare prima di tutto le differenze sostanziali che esistono tra un insegnamento dogmatico e un insegnamento che faccia costruire i concetti fondamentali agli studenti stessi sotto la guida del docente.  L’apporto dei contenuti filosofici soprattutto quelli relativi al razionalismo, all’empirismo e al relativismo contribuiranno proficuamente a raggiungere risultati non sperati.  La nascita e l’evoluzione della Chimica non derivano dall’ipotesi atomico-molecolare, la cui comprensione si mostra complessa e richiede capacità di astrazione e solide basi di tipo fisico.  I procedimenti che la caratterizzano e i relativi significati concettuali, infatti, derivano da tutte le tecniche e i procedimenti utilizzati per l’estrazione e la purificazione delle sostanze, a cui ha dato un ampio contribuito l’alchimia, e dalla ricerca e dalla determinazione delle loro proprietà fisiche e chimiche.  Per questi motivi, a livello di scuola media e di biennio della scuola secondaria di secondo grado, bisogna caratterizzare la didattica della chimica seguendo il percorso storico-epistemologico con una metodologia che passi gradualmente dall’ambito macroscopico a quello microscopico.  Il concetto di sostanza è il primo obiettivo da conseguire operativamente, senza trascurare la differenza tra i concetti macroscopici e quelli microscopici intorno ai quali si fa molta confusione che genera problemi di apprendimento.  Così la reazione chimica o l’elemento sono concetti macroscopici mentre l’equazione chimica o l’atomo sono rispettivamente concetti microscopici.

 

Problematiche dell’insegnamento della Chimica

Nell’insegnamento l’enunciazione anticipata dei concetti toglie significatività al lavoro di osservazione e di sperimentazione, e distoglie da altre operazioni didatticamente e concettualmente più utili e, senza dubbio, valide per l’apprendimento.  In tal modo, la didattica messa in atto si discosta dalla logica dei procedimenti descritti utilizzati dai chimici nel lavoro che essi svolgono per riconoscere la composizione dei corpi materiali.  Tale metodologia comporta, così come è stata articolata finora, la banalizzazione dei concetti, la loro indeterminatezza, un certo tecnicismo fine a se stesso, mentre, nel processo di apprendimento, induce a trascurare la conoscenza razionale della genesi dei concetti, lo sviluppo e l’evoluzione storica di teorie e leggi, gli aspetti ipotetici del sapere trasmesso e accettato dall’uomo nel corso della sua storia e, infine, l’incomprensione dei concetti da parte degli studenti che sono costretti ad avere soltanto informazioni sui processi di verifica.  Il docente, nell’insegnamento della chimica, dovrebbe essere in grado di individuare i contenuti costitutivi della disciplina, scegliere tali contenuti tenendo conto della fascia d’età scolare ed, infine, in tale contesto utilizzare la metodologia che educhi gli studenti alla ricerca e a costruirsi i concetti.  Il docente, in definitiva, deve guidare lo studente all’osservazione e alla sperimentazione, in quanto il valore della scoperta scientifica che ne consegue non sia fine a se stesso, ma sia nel confronto tra ciò che i risultati raggiunti fanno vedere essere vero e ciò che prima di esso si pensava fosse certo.  Ciò che conta è la transizione di un’idea ad un’altra, da un’ipotesi ad un’altra, da una concezione ad un’altra, da un modello ad un altro.  Ciò che conta è l’acquisizione del metodo scientifico.

 

L’insegnamento della Chimica, per questo, è importante che tenga conto anche delle moderne teorie costruttiviste al fine di orientarsi nella scelta delle metodologie che si ritengono più adeguate alla didattica.  Si ritiene che la pratica metodologica, relativa alla problematizzazione delle conoscenze acquisite, e la pratica euristica, relativa all’attivazione di processi di intuizione/invenzione/scoperta delle conoscenze, facilitino la concettualizzazione delle conoscenze, lo sviluppo di motivazioni, l’acquisizione di consapevolezze certe e il conseguimento di abilità autonome.  In altre parole, partendo da situazioni concrete e pratiche, mediante l’intuizione e il fare, si costruiscono i concetti, in altre parole si acquisisce la capacità di astrazione.  La conoscenza dunque deve essere una costruzione autonoma di ogni studente.  Per semplicità si fa riferimento, tra le varie teorie costruttiviste, a quella psicogenetica (Piaget) secondo cui nessuna conoscenza umana è preformata, ma viene costruita dal soggetto secondo un equilibrio dinamico tra l’individuo e la realtà in cui vive.  Sia le strutture operatorie del soggetto sia i modelli con i quali rappresenta la realtà sono costruiti dal soggetto stesso.  Nella prassi didattica questo vuol dire guidare, accrescere e sostenere il processo di costruzione della conoscenza nella mente del discente.  La conoscenza deve adattarsi alla mente del discente così come metaforicamente una chiave entra nella sua toppa.  Lo studente, cioè, deve mettere in atto strategie operative per apprendere o, meglio, per costruire le sue conoscenze autonomamente, utilizzando le strutture e le funzioni cognitive mediante le tre fasi dell’apprendimento che, secondo Piaget, sono la memorizzazione, l’assimilazione e l’accomodamento.

 

In questo discorso l’uso del laboratorio sta alla base dello studio di un dato fenomeno.  Esso permette di eseguire una sensata esperienza, ovvero l’esperimento, che può essere compiuto praticamente o solo astrattamente (esperienze mentali), e una necessaria dimostrazione, cioè un’analisi rigorosa dei risultati dell’esperienza, che permetta di trarre delle conclusioni non opinabili, e che va ulteriormente verificata, con altre esperienze.  Le fasi da seguire sono le seguenti:

Fase1: Problematizzazione del fenomeno e definizione degli obiettivi da raggiungere.  Discussione in classe provocata dal docente.

Fase2: Individuazione delle conoscenze teoriche e sperimentali e dei concetti preliminari posseduti dagli studenti relativi all’argomento (preconoscenze).

Fase3: Somministrazione di una scheda concernente l’esperimento.  Progettazione dell’esperimento e modalità operative.  Scelta degli strumenti e dei materiali da utilizzare.

Fase4: Esecuzione dell’esperimento e osservazioni. Raccolta e selezione dei dati da riportare in tabella.  Costruzione dei grafici.  Analisi dei risultati.  Relazione individuale.

Fase5: Discussione sollecitata dal docente sui risultati ottenuti e spiegazioni.  Conclusioni.  Formulazione delle proposizioni generali e concettualizzazione.

 

Indicazioni metodologiche

A livello macroscopico, il discorso sulla Chimica si riferisce ai vari procedimenti utilizzati dagli alchimisti, che permettevano l’isolamento di una sostanza da un dato miscuglio eterogeneo (ad es. da un minerale).  Le tecniche di ventilazione, levigazione, decantazione, filtrazione, ecc. erano adottate per ottenere la separazione del miscuglio delle parti costituenti omogenee.  Ciascuna di queste parti veniva sottoposta poi a ulteriori trasformazioni fisiche, come la sublimazione, la distillazione o la fusione e la solidificazione, ecc., mediante le quali si otteneva un’altra divisione in parti ciascuna delle quali, nel caso avesse presentato determinate proprietà percepite empiricamente, (per i metalli, ad esempio, la malleabilità, la duttilità, la resilienza) veniva individuata come la sostanza cercata.  La verifica di talune proprietà, in definitiva, dava la conferma empirica di aver isolato la sostanza, la quale veniva poi classificata sulla base di una serie di saggi chimici o prove di tipo chimico-fisico che permettevano l’individuazione delle parti costituenti la medesima.  L’obiettivo, in ambito didattico, tenendo conto di ciò, è quello di mostrare come il concetto di sostanza possa emergere da un discorso sia di tipo fisico, come invarianza delle proprietà nei processi di separazione, sia di tipo chimico come intersezione, sola e unica, tra classi di comportamenti.  Nel primo caso, l’invarianza nelle proprietà fisiche dei corpi nei processi di separazione permetterà l'isolamento e la caratterizzazione di un materiale, diverso da qualunque altro.  L’uso sistematico delle reazioni caratteristiche determinerà, nel secondo caso, le classi entro le quali disporre i materiali (carbonati, solfati, cloruri, ecc.) e, la intersezione tra queste, secondo un modello dualistico, l’individuazione della sostanza.  Dall’ambito macroscopico, concreto, si può poi passare facilmente a quello microscopico, astratto.

 

Bibliografia e note

1. Già docente di Chimica e Tecnologie chimiche negli IIS 2°grado, e Supervisore di Tirocinio nonché docente a contratto di “Didattica della Chimica” presso la SSIS-ind. SN – Università RomaTre – Roma

2. L. Geymonat, Lineamenti di filosofia della scienza, Mondadori, Milano, 1985.

3. M. Bonazzi (a cura di), I sofisti, BUR, 2007.

4. Alcuni riferimenti riguardanti la storia della chimica sono presi dal libro di J.I. Solov’ev, L’evoluzione del pensiero chimico dal ‘600 ai giorni nostri (trad. A. Quilico), EST, Mondadori.

5. Le date di nascita e di morte degli scienziati citati sono state prese dal Dizionario Enciclopedico di Arti, Scienze, ecc., (a cura di EDIGEO), ed. Zanichelli, 1995.

6. E. Torracca, Contenuti educativi delle teorie chimiche classiche. In Storicità e attualità della cultura scientifica e insegnamento delle scienze, a cura del C.I.D.I. di Firenze, Marietti-Manzuoli, 1986.

7. L. Paoloni, Il passato delle teorie strutturali nel presente della chimica, in Storicità e attualità della cultura scientifica e insegnamento delle scienze, Marietti-Manzuoli, Firenze, 1986.

8. Prodico, V secolo a.C. da I sofisti a cura di M. Bonazzi, BUR, 2007.

9. Ezio Riletto, La costruzione del sapere chimico: dalle ricerche sulla didattica alle ricerche per la didattica della chimica.

10. J.D. Novak, D.B. Gowin, Imparando ad imparare, SEI, Torino, 1965.

11. J. Piaget, Lo sviluppo mentale del bambino, Einaudi, TO, 1967.