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La Chimica:

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DOCENTI

I quattro articoli divulgativi di impronta didattica di Silvia Barra costituiscono, insieme all’introduzione redazionale che li precede, un corpo unico di particolare valore e di insospettabile rarità, utilizzabile nell’ambito di un programma finalizzato all’acquisizione di competenze scientifiche traversali in studenti della scuola secondaria di I e II grado.
In particolare, si richiama il ruolo delle dinamiche di proposizione-revisione paritaria-pubblicazione-successiva ricerca bibliografica sia nella trasmissione culturale di tipo puntuale, aggiornato e specialistico (quindi ben diversa, o meglio “successiva” a quella di tipo formativo), sia nell’ufficializzazione dei risultati della ricerca, con tutte le implicazioni di paternità autoriale e legali che ne possono derivare.

 

vecchi faldoni da archivio scientifico1.   Dalla pubblicazione alla ricerca bibliografica: il fondamento della continuatività nella ricerca scientifica

Un “redazionale” che svolge una funzione introduttiva ai successivi quattro articoli, richiamando l’attenzione del lettore sull’importanza cruciale svolta dalla letteratura scientifica nella trasmissione del sapere più aggiornato.  Pubblicazione e ricerca bibliografica sono in fondo i due lati di una stessa medaglia, un meccanismo ormai ben consolidato che ha permesso all’umanità di alimentare quell’impennata di scoperte e di sapere che hanno caratterizzato gli ultimi due secoli di storia.   Un doveroso richiamo alla realtà dei fatti, in questi anni dove convivono ancora il vecchio ricordo romantico dello scienziato isolato che lavora nel segreto ed il diffondersi di argomentazioni fantasiose da parte di sedicenti scopritori di meraviglie che, puntualmente, si dimostrano ingenui tradimenti delle più basilari regole del gioco.

 

processo di ricerca scientifica2.   Peer-review: un semaforo per le pubblicazioni scientifiche

Peer-review è traducibile in italiano con “revisione dei pari” o “paritaria”.  Consiste nella revisione di un lavoro scientifico, prima della pubblicazione, da parte di esperti della materia trattata nell’articolo esterni al gruppo di lavoro. Questa revisione ha lo scopo di controllare la qualità, la correttezza e la bontà degli studi riportati in un articolo scientifico prima che questo venga pubblicato su una rivista.   In questo primo articolo sono affrontati la storia e l’evoluzione di questo meccanismo, insieme ad una spiegazione essenziale del suo funzionamento.

 

revisione di un articolo scientifico3.   Peer-review: ecco chi è il revisore

Quali criteri segue (o dovrebbe seguire) il Revisore nel giudicare se un articolo a lui sottoposto è meritevole di pubblicazione, potrebbe esserlo previa correzione/modifica da parte dell’Autore, o se invece si tratta di un lavoro da respingere in toto?   E’ opportuno che il Revisore conosca il nome e la carriera scientifica dell’Autore?   E come riesce a sorreggersi una pratica che, oltre a richiedere il reperimento da parte dell’Editore dei massimi esperti in settori a volte molto specifici, viene da questi svolta in modo del tutto gratuito?

 

pro e contro4.   Pro e contro della peer-review

Il meccanismo della revisione paritaria non è in realtà un dogma assoluto, nel senso che non tutte le riviste la utilizzano nello stesso modo ed è comunque oggetto di continua considerazione e di migliorie da parte della stessa comunità scientifica.   Sovente attaccata nell’era di internet soprattutto per la sua lentezza, e dai seguaci delle teorie più borderline per la soggettività dei suoi criteri, la peer-review resta comunque il processo nel quale tanto i ricercatori quanto gli editori ancora credono.

 

5.   valutazione delle pubblicazioni scientificheLa bibliometria e gli indici di valutazione di riviste e ricercatori

Gli indici bibliometrici (quali l’Impact Factor e l’Indice di Hirsch) sono degli algoritmi matematici che si applicano alla rivista scientifica o ai suoi autori.  Più elevato è il numero delle citazioni ricevute da una pubblicazione, maggiore è il numero di autori che hanno utilizzato nel loro lavoro il contenuto della pubblicazione in oggetto, quindi maggiore è l’impatto di questa pubblicazione sulla comunità accademica.   

 

 

“ Quali conoscenze di base per comprendere l’innovazione? ”

La Scuola Permanente per l’Aggiornamento degli Insegnanti di Scienze Sperimentali (SPAIS), congiuntamente promossa dalle associazioni disciplinari di scienze AIC, AIF, ANISN e DD-SCI in collaborazione con l’Ufficio Scolastico Regionale della Sicilia, è una Scuola estiva residenziale rivolta a docenti di discipline scientifiche della Scuola Secondaria. Si svolge annualmente in località diverse del territorio siciliano su tematiche particolarmente stimolanti e innovative tratte dal mondo della ricerca.
Si tratta di un’iniziativa unica nel suo genere a livello nazionale, a cui contribuiscono, tenendo lezioni, seminari e/o esercitazioni, in un contesto marcatamente interdisciplinare, autorevoli personalità del mondo della ricerca accademica e industriale, esperti del settore specifico, di diverse formazioni disciplinari che, compatibilmente con la tematica prescelta, abbracciano tutte le Scienze sperimentali e provengono da sedi universitarie e centri di ricerca nazionali.
SPAIS - Scuola Permanente per l'Aggiornamento degli Insegnanti di Scienze SperimentaliLa Scuola si pone come obiettivo l’individuazione e il conseguente approfondimento delle conoscenze di base che sono necessarie nel campo della chimica, della fisica, delle scienze biologiche e della terra per comprendere e comunicare i contenuti fondamentali della moderna ricerca scientifica e tecnologica. In questo modo, si intende perseguire due finalità: da un lato una maggiore sensibilizzazione nei confronti della ricerca scientifica come protagonista del progresso, dall’altro la dimostrazione dell’importanza di acquisire correttamente concetti scientifici di base che possono, a volte, apparire astratti e privi di un riscontro pratico.
La Scuola SPAIS si configura dunque come strumento di formazione, di divulgazione e di raccordo culturale a supporto delle attività scientifiche in stretta collaborazione fra le Università siciliane.
SPAIS ha una durata di sei giorni e prevede lezioni frontali mattutine e laboratori e gruppi di lavoro nei pomeriggi. È anche prevista una sessione poster nella quale i corsisti sono incoraggiati a presentare propri contributi.
La X edizione di SPAIS si svolgerà a Marsala (TP) dal 25 al 30 luglio 2016 sul tema: Acqua. Sostanza e risorsa. Questo tema riguarda una sostanza definita semplice, ma eccezionale da tutti i punti di vista, indispensabile per la vita e le cui proprietà non sono ancora del tutto comprese. Allo stesso tempo è una risorsa preziosissima, ma anche causa di disastri ambientali. È evidente quindi che l’approccio multidisciplinare che caratterizza SPAIS consentirà, ancora una volta, di mettere a confronto punti di vista diversi e sperimentare approcci didattici differenziati.
Tutte le informazioni sulle precedenti edizioni e su quella attuale sono disponibili all’indirizzo www.unipa.it/flor/spais.htm

gruppo facebook SPAIS

Società Chimica Italiana - logoIniziata nel 2009 a Camerino, la Scuola di Ricerca Educativa e Didattica della Chimica “Ulderico Segre” è ormai un’iniziativa consolidata fra le proposte formative della Divisione di Didattica della Società Chimica Italiana. Si rivolge principalmente a giovani universitari perseguendo i seguenti obiettivi:

  • stimolare interesse nei riguardi della ricerca educativa come strumento per la soluzione di problemi didattici sempre più diffusi e condizionanti;
  • sensibilizzare i docenti, attuali e futuri, alle problematiche connesse con il processo di insegnamento/apprendimento della Chimica nella scuola e nell’università;
  • proporre strategie didattiche fondate sul coinvolgimento dello studente come soggetto attivo e dialogante;
  • offrire ai giovani docenti universitari la possibilità di confrontarsi tra loro e con docenti più esperti.

formule di chimica alla lavagnaLe edizioni successive tenutesi con cadenza annuale a Ferrara, Lecce, Palermo, Bologna, Rende e Napoli hanno visto una progressiva evoluzione nel formato e nella struttura organizzativa con l’obiettivo principale di ottenere un efficace coinvolgimento dei corsisti nelle attività didattiche e privilegiando momenti di confronto, riflessione e discussioni in piccoli gruppi. Particolarmente interessanti sono state le due occasioni (Lecce e Napoli) in cui la Scuola Segre si è svolta parallelamente ad una Scuola di Aggiornamento sulla Didattica della Chimica rivolta a docenti della Scuola Secondaria. In queste occasioni è stato possibile organizzare efficaci sessioni comuni in cui si sono realizzate utili interazioni che non era stato possibile avere nelle altre edizioni.

Facendo tesoro delle esperienze trascorse, la VIII edizione della Scuola Segre avrà luogo a San Miniato (Pi), presso l’Istituto Tecnico “Cattaneo”, in concomitanza con una Scuola di formazione/aggiornamento rivolta specificamente agli insegnanti della Scuola Secondaria di II grado. Potranno, pertanto, essere realizzate anche sessioni di lavoro comune in una prospettiva di verticalità e di continuità. Si tratterà, quindi, non solo di un’esperienza di aggiornamento e orientamento formativo, ma anche di uno spazio di discussione e di confronto, utile a colmare alcune delle lacune comunicative esistenti tra scuola e università.
istituto Cattaneo - San Miniato (PI)Per mettere in evidenza le difficoltà nell’apprendimento/insegnamento dei concetti di base della Chimica verrà preso ad esempio un argomento trattato sia nella scuola secondaria sia all’università: la trasformazione chimica della materia – dalle evidenze sperimentali ai sistemi lontani dall’equilibrio. Tutte le informazioni e il modulo di iscrizione sono reperibili nel sito della Divisione di Didattica della SCI all’indirizzo www.soc.chim.it/divisioni/didattica/home

 

 

 

Cari colleghi insegnanti,

questo post è un po’ diverso dagli altri: non vi presento un particolare argomento, ma chiedo la vostra collaborazione per una ricerca di cui renderò noti i risultati acamerino tempo debito. Sto svolgendo il dottorato di ricerca in “didattica della chimica” presso la School of Advanced Studies dell’Università di Camerino. Il mio supervisore di tesi è il prof. Fabio Marchetti, docente di Chimica Generale ed Inorganica.

Uno degli obiettivi della mia ricerca è l’ampliamento dell’uso del concetto di sistema nell’insegnamento. Parte fondamentale della ricerca è la rilevazione a livello nazionale dell’utilizzo di tale concetto nella pratica didattica dei docenti delle scuole secondarie di primo e secondo grado delle classi di concorso tecnico-scientifiche e delle aree pedagogico-filosofica e giuridico-economica (principalmente A012, A013, A017, A019, A020, A033, A034, A035, A036, A037, A038, A042, A049, A057, A058, A059, A060 e altre che il docente vorrà indicare nel questionario).

Un sistema può essere definito come un’entità composta da più parti interconnesse e interdipendenti, organizzate in modo da lavorare insieme per compiere determinate funzioni. Un sistema dinamico aperto può ricevere dall’ambiente materia/energia/informazione che costituisce il suo “input”. Nel sistema l’input viene rielaborato producendo  un “output” in uscita come risultato. Tutto questo avviene in un rapporto ciclico di retroazione (o di “feedback”) che permette di “adattare” il sistema all’ambiente.

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Il concetto di sistema è estremamente versatile nella pratica didattica, in quanto può essere utilizzato per una grande varietà di argomenti che spaziano dall’ambito tecnico-scientifico a quello delle scienze sociali: il metabolismo di un essere vivente, la descrizione di un metodo pedagogico, il funzionamento di un circuito elettrico o di un congegno meccanico, le dinamiche di tipo economico-finanziario, la costituzione dell’atomo. Spesso i docenti usano il concetto di sistema in maniera implicita, senza sfruttare appieno le sue potenzialità didattiche.

SATLUno dei metodi che ha introdotto l’approccio sistemico nella didattica è conosciuto con l’acronimo SATL (“Systemic Approach to Teaching and Learning”). Nato nell’ambito della chimica e poi esteso ad altre discipline, il metodo è basato sull’uso di mappe concettuali chiuse in cui ogni concetto è collegato ad almeno altri due tramite doppie frecce. L’aggettivo “sistemico” indica che tali concetti interagiscono tra loro in modo dinamico, evidenziando come il cambiamento di una sola variabile influenzi gli altri componenti della mappa. Questo approccio potrebbe essere modificato ed esteso in un’ottica interdisciplinare, essenziale per sviluppare il cosiddetto “pensiero globale” nei nostri studenti.
Nel questionario si parlerà dunque di “approccio sistemico” per indicare le modalità in cui il concetto di sistema può essere sfruttato in modo da favorire non solo una migliore comprensione di un singolo argomento, ma anche una più ampia visione dei collegamenti che intercorrono tra diverse discipline.

Conoscere le opinioni degli insegnanti su un tema di così vasta portata può essere utile per avviare una discussione strutturata sul modo di intendere le classiche materie di insegnamento e le loro reciproche relazioni. Tale conoscenza potrebbe costituire un’ottima base di partenza per una riflessione su un possibile rinnovo delle programmazioni a livello dei dipartimenti disciplinari delle singole scuole; più in generale, chiarire il modo di intendere l’integrazione di più discipline potrebbe alimentare in senso costruttivo il dibattito in corso (varie associazioni disciplinari si sono più volte dichiarate insoddisfatte di come le varie riforme sono intervenute nella stesura delle indicazioni nazionali e sul modo di ripartire i differenti insegnamenti).

Per completare il presente questionario occorrono 5-10 minuti al massimo; il tempo varia a seconda della disciplina insegnata (alcuni quesiti sono riservati ai docenti i cui insegnamenti afferiscono a particolari classi di concorso) . Il questionario è composto da 15 domande (sia sotto forma di scale che di quesiti a risposta multipla), suddivise in quattro sezioni: nella prima vi verrà richiesto di rispondere a domande su questioni generali di metodologia e sulla struttura dei libri di testo in uso; nella seconda troverete delle domande di ambito più specifico; nella terza sarete indotti a riflettere su tematiche inerenti la didattica interdisciplinare. Nell’ultima sezione vi verranno richieste alcune informazioni personali (formazione, esperienza di insegnamento, materia insegnata, eccetera). Non sono previste domande a risposta aperta e non ci sono risposte giuste o sbagliate: potete esprimere con assoluta libertà il vostro punto di vista. L’unica raccomandazione è quella di leggere attentamente le domande e riflettere prima di rispondere.

Il questionario è rigorosamente anonimo; i dati raccolti non saranno comunicati a terzi, verranno trattati con estrema riservatezza e per i soli scopi di questa ricerca dottorale. Il mio recapito di posta elettronica è il seguente: teresa.celestino@unicam.it. Mi rendo disponibile per eventuali chiarimenti circa la compilazione, ed eventualmente per comunicare i risultati a ricerca terminata.

Vi ringrazio per la vostra disponibilità a contribuire alla mia ricerca. Il link per rispondere al questionario è il seguente:

https://docs.google.com/a/unicam.it/forms/d/1lG01FBfvIu1hoDQwipcYhY8RzWAyUQBAnObi7W2OcDY/viewform?c=0&w=1

Teresa Celestino

Lavoro interdisciplinareMolte sono le definizioni dell’approccio interdisciplinare nella didattica; una di queste è “la capacità di integrare contenuti e modi di pensare propri di due o più discipline al fine di rispondere ad una domanda, risolvere un problema o affrontare un argomento che non è possibile trattare usando gli strumenti di un’unica disciplina”. Nella ricerca scientifica è ormai assodata l’importanza della commistione di più discipline , senza la quale intere aree di studio come le bio- e le nano- tecnologie semplicemente non esisterebbero; al contrario, nell’insegnamento l’interdisciplinarietà stenta ad affermarsi per varie ragioni. Una di queste è dettata dal semplice buon senso: prima di svolgere un lavoro di integrazione bisogna sapere cosa integrare; dunque occorre prima apprendere, almeno fino a un certo livello, i fondamenti delle singole discipline per poi amalgamarle nell’affrontare un argomento più o meno complesso. Qualsiasi insegnante degno di questo nome confermerà questa prassi, in barba a interpretazioni totalmente sganciate dalla realtà di certe teorie pedagogiche che vorrebbero abbattere totalmente gli steccati tra le discipline; coloro che sostengono questa modalità di insegnamento parlano di “visione globale”, dimenticando che gli aspetti della realtà nella quale viviamo sono sì iperconnessi come non mai, ma il più delle volte necessitano di figure specializzate per essere compresi a fondo. Non si tratta di una contraddizione: il processo di insegnamento-apprendimento richiede un continuo esercizio di analisi e sintesi: la specializzazione disciplinare favorisce la prima, la prospettiva interdisciplinare privilegia la seconda. Diverso è parlare di insegnamento multidisciplinare: questo può essere applicato senza particolari limitazioni, consentendo un utile confronto tra diverse materie senza impedire il fondamentale processo di interiorizzazione della logica di una specifica disciplina. Mi auguro che i tradizionali impianti disciplinari non siano mai accantonati in nome di mal precisate innovazioni didattiche: non si sperimentano sulla pelle degli studenti teorie bislacche in nome di mal interpretate correnti filosofiche. Penso a un collega che si era intestardito nell’insegnare la storia al contrario durante l’ultimo anno di liceo perchè “i ragazzi devono conoscere l’attualità e da questa partire, il percorso a ritroso abitua all’elasticità mentale”; certi percorsi non convenzionali potranno pure contraddistinguere un insegnante come originale e creativo, ma sono anzitutto gli studenti che dovrebbero beneficiarne. E gli studenti del mio collega erano disperati.

Una volta acquisiti diversi strumenti di lavoro, ecco che questi possono essere usati insieme per affrontare problemi complessi. Molti concetti come quello di energia – scrivevo qualche anno fa sul blog della SCI – meriterebbero di essere esaminati in modo trasversale, sia per essere compresi in profondità sia per illuminare sulle differenti chiavi di lettura adoperate dalle singole discipline scientifiche. A questo punto, però, ecco presentarsi il più importante ostacolo alla realizzazione di una didattica autenticamente interdisciplinare: l’individualismo di molti insegnanti. La didattica interdisciplinare richiede infatti la collaborazione di specialisti di diversa formazione: non possiamo insistere sul fatto che i ragazzi devono impegnarsi per comprendere un argomento a tutto tondo quando ciascun insegnante lucida la propria mattonella dimenticandosi del pavimento. Arroccarsi sulla propria disciplina è comodo, sedersi a tavolino con i colleghi per imbastire un piano di lavoro condiviso è faticoso. Altro nodo è rappresentato dall’aggiornamento professionale: un insegnamento realmente interdisciplinare richiede studio continuo per approfondire i temi da trattare e per trovarne di nuovi. Altrimenti tutto si riduce a un trattamento superficiale che privilegia i collegamenti tra le varie discipline a scapito di una reale acquisizione dei saperi coinvolti.

La dimostrazione di quanto i docenti siano restii nell’attuare un approccio realmente interdisciplinare è data dall’insegnamento delle scienze nei licei, materia che abbraccia differenti discipline, dalla chimica alle scienze della terra. Il docente di scienze è unico, eppure ciascuna di queste discipline è tendenzialmente insegnata in modo separato dalle altre per tutto il quinquiennio. Quale rimedio a tale situazione? Innanzitutto una adeguata formazione professionale e un continuo aggiornamento volti al potenziamento dell’abilità del docente nell’impartire lezioni in cui i confini tra le discipline siano almeno in parte superati in favore di una visione che tenga maggiormente conto Inquire_learningdella complessità dei problemi reali. Un approccio metodologico quale l’IBSE favorisce senza dubbio la didattica interdisciplinare perchè non è incentrato sui soli contenuti: la conoscenza di questi ultimi costituisce lo strumento per affrontare temi che richiedono differenti chiavi di lettura. Un’altra possibile soluzione, per ora di difficile attuazione nella scuola italiana, consiste nell’istituzione di materie la cui natura è espressamente interdisciplinare. Un valido esempio è costituito dal curricolo che caratterizza le scuole dell’International Baccalaureate Organization. In queste scuole si opera una rigida separazione tra materie, trattate a livello standard o avanzato a seconda dell’anno di corso e/o IBdella scelta dello studente di approfondire determinate aree di studio nell’ultimo biennio prima del diploma (ad esempio, si ha l’insegnamento di chimica “standard level” o “high level”). Ciascun docente insegna una o al massimo due materie specialistiche; una volta acquisiti i fondamenti di queste, dopo il periodo corrispondente al primo biennio dei nostri licei sono attivati insegnamenti che integrano alcune materie sino ad allora insegnate separatamente. Restando in area scientifica, l’insegnamento “Environmental systems and society” risponde perfettamente all’esigenza di fornire agli studenti una visione a tutto tondo in cui le discipline tradizionali trovano applicazione nello studio dei sistemi complessi. Indicativo il fatto che il termine “società” sia incluso nella denominazione stessa di questa materia: un modo per sottolineare l’importanza della reciproca influenza tra fattore antropico ed equilibri naturali. Questa materia, al contrario delle discipline tradizionali, può essere insegnata da docenti abilitati in diverse discipline: dal docente di fisica a quello di biologia; quello che conta è la preparazione del docente e la capacità di favorire l’apertura mentale degli studenti.

La chimica si trova senza dubbio in una posizione di privilegio; la sua posizione di “scienza centrale” la rende particolarmente idonea alle più svariate diramazioni, non solo nell’area tecnico-scientifica, ma anche nell’ambito delle scienze umane e sociali: si pensi alle questioni etiche, alla legislazione che regola la produzione e diffusione delle sostanze chimiche, alle strategie di vendita dei prodotti di consumo. Un approccio metodologico che privilegia gli aspetti sociologici nell’insegnamento della chimica è stato messo a punto da alcuni ricercatori tedeschi; si tratta del socio-critical and problem-oriented approach (ne ho già parlato qui), che può inserirsi a pieno titolo nella tradizione Science, Technology and Society volta a promuovere una visione di largo respiro dei contenuti disciplinari: non insegnati isolatamente, ma visti nelle loro applicazioni tecnologiche e nelle conseguenti ricadute sociali.

Sustainable chemistryIl ramo della chimica che più si presta a questo approccio è senza dubbio la chimica ambientale, soprattutto per la sua stretta connessione con le attività umane. Gli studi di chimica ambientale hanno dato vita ad un filone di studi esplicitamente votato al rispetto dell’ambiente e della salute umana, e quindi particolarmente legato ad aree di studio non scientifiche quali il diritto e l’economia (si pensi all’attività regolatoria): la chimica sostenibile, volta a minimizzare l’eventuale impatto negativo di una particolare sostanza, massimizzando nel contempo l’efficienza dei processi industriali di produzione. Il concetto di sostenibilità è centrale nel comprendere la natura delle interazioni tra sistemi ambientali e società. Le questioni che implicano il concetto di sostenibilità meritano di far parte integrante di ogni curricolo di chimica, in cui la metodologia didattica dell’indagine (“inquiry-based”, come si usa dire nel contesto internazionale) dovrebbe comprendere gli studio socio-economici. Sono state condotte molte ricerche per migliorare l’educazione alla sostenibilità, soprattutto nella scuola secondaria. In particolare, sono stati analizzati i valori che gli insegnanti di chimica ritengono strettamente legati al loro lavoro; tali valori sono stati definiti come i principi, le convinzioni e gli ideali presi come punto di riferimento quando si tratta di prendere decisioni nel rispetto della propria identità personale e professionale. In particolare, in ambito chimico i valori sociali sono in relazione agli obiettivi che guidano la ricerca e alla percezione pubblica di come i ricercatori perseguono il bene comune. Si è arrivati alla conclusione che il modo in cui gli insegnanti promuovono questi valori durante le lezioni di chimica è fondamentale per l’efficacia dell’educazione allo sviluppo sostenibile, anche quando le modalità di comunicazione sono implicite.

Un primo passo nell’esplicitare eventuali (e spesso inevitabili) ricadute negative sul piano ambientale e particolari interventi effettuati dall’uomo per minimizzarle, può essere quello di costruire delle mappe concettuali “aperte” come descritto nell’articolo liberamente consultabile qui scritto con Marco Piumetti e pubblicato da School Science Review. Alcune mappe sono riportate a mo’ di esempio per indicare come concetti strettamente chimici (compresi nella parte evidenziata in blu) possono essere usati come punto di partenza per trattare argomenti ad essi correlati ma appartenenti ad altri ambiti disciplinari (parte evidenziata in rosso). Non occorre insegnare a livello avanzato per compiere questa operazione: persino un contenuto basilare come le unità di misura della concentrazione può servire per introdurre il concetto di tossicità (si veda la figura n. 2 dell’articolo), la sua utilità nel preparare formulazioni di farmaci o cosmetici e il relativo ricorso ai test sugli animali, questione molto dibattuta a livello etico. I connettori logici devono necessariamente essere esplicitati, mentre il loro verso ha un preciso significato: la doppia freccia blu unisce contenuti “interni” alla disciplina, strettamenti interconnessi; la freccia singola rossa indica il collegamento di questi ad argomenti “esterni”, la cui trattazione allontana via via dai concetti chimici di partenza. Per essere efficaci e assicurare una visione interdisciplinare, i concetti inclusi nelle mappe non devono essere troppo generali (altrimenti non si porrebbe l’accento sull’apprendimento dei cosiddetti “core concepts”) nè troppo specifici (in tal modo le connessioni esterne sarebbero molto meno agevoli). Le mappe possono essere usate in vari modi: ad esempio, l’insegnante può prepararle lasciando agli studenti suddivisi in gruppi il compito di esplicitare per iscritto i connettori logici; questo è un modo utile per scoprire i molteplici modi in cui i connettori possono essere intesi, lasciando largo spazio alla discussione e al confronto.  Tale modalità di lavoro consente non solo di interiorizzare al meglio i concetti chiave, ma anche di vederli nelle loro applicazioni a livello ambientale (chimica ambientale), nel favorire la pratica della sostenibilità (chimica sostenibile) nel rispetto dell’equilibrio naturale, della salute e della dignità di ogni essere vivente. Il tutto in una prospettiva interdisciplinare che arricchisce e motiva l’insegnamento-apprendimento dei basilari concetti chimici.

 

Introduzione

equilibrio in chimicaI percorsi didattici che portano per via macro-fenomenologica alla comprensione dell’equilibrio chimico, e che riassumerò in questa presentazione, rispecchiano, in piccolo, il percorso di scoperta e presa di coscienza storicamente verificatosi intorno al 1862-1867.  È stato grazie all’occasione della celebrazione del 150° della legge di azione di massa di Guldberg & Waage [*]  che la curiosità mi ha portato a leggere i lavori dell’epoca reperibili in Internet e a rendermi conto che quelle che per me sono state pure scelte didattiche, furono anche le scelte «obbligate» di scienziati come Guldberg & Waage, e Pfaundler.

[*] Lavoro adattato dai rendiconti della ACCADEMIA NAZIONALE DELLE SCIENZE DETTA DEI XL, ISSN 0392-4130, nella sezione dedicata al convegno del 04/11/2015  del Gruppo Nazionale di Storia dei Fondamenti della Chimica, dedicato a tale celebrazione.

 

Si può comprendere l’irreversibilità macroscopica dal punto di vista microscopico?

Questo è il problema dei problemi, che credevo sostanzialmente risolto da Boltzmann.  Invece, leggendo la semplice rassegna della Treccani [1], si scopre che gli argomenti di Boltzmann, pur confermati da simulazioni ed esperimenti, abbiano lasciato come eredità ben cinque diverse classi di interpretazioni dell’origine dell’irreversibilità.
Deduco che l’unica maniera «concepibile» per osservare la ricorrenza di Poincaré-Zermelo in un sistema descritto dal caos deterministico è di «invertire veramente» il tempo! (come accade in questa simulazione dell’Autore, fig. 1, [youtube]http://www.youtube.com/watch?v=u7UKQGeHIJ4[/youtube]).

Ogni granello segue le leggi del caso, non si comporta diversamente all’inizio, a metà conversione, alla fine della conversione. Segue le stesse leggi anche con un moto che potrebbe essere invertito, ma ciò nonostante il sistema nel complesso evolve nell’unico verso possibile, che è quello più probabile e che conduce all’equilibrio dinamico. L’evoluzione rallenta in prossimità dell’equilibrio, caratterizzato dal bilancio dettagliato di ciascuno stadio separato del processo (principio di reversibilità microscopica, che per primo Boltzmann applicò alle collisioni elastiche nei gas). Questo stato è caratterizzato da fluttuazioni tanto più deboli quanto maggiore è il numero di particelle. La «ricorrenza» di Poincaré è concettualmente equivalente ad una grande e durevole fluttuazione che, all’equilibrio termico, conduca il sistema ad un qualunque stato pochissimo probabile. Nella scala macro, anche con sole 100 particelle, ci accorgiamo della «inversione del tempo» solo quando ci riavviciniamo alla più rapida evoluzione che, in modo «innaturale», riporta il sistema verso una condizione altamente improbabile. Alla fine è la statistica di Boltzmann a governare il comportamento macro a dispetto della simmetria del comportamento microscopico di ogni singola particella.

simulazione di situazione di ricorrenza di Poincarè

Fig. 1. Nella simulazione analogica, i granelli di pasta colorata con blu di metilene «saltellano» dallo stato A di non equilibrio fino a raggiungere una condizione stabile che non evolve più dal punto di vista macroscopico (fotogramma C). Nella serie A’ ? B’ ? C’ è stata invertita la direzione del tempo al punto B’, simulando una grande fluttuazione, o una condizione di ricorrenza di Poincaré in cui si ristabilisce un macro-stato di non-equilibrio simile ad A.

Considerato che i sistemi materiali sono caotici e complessi, dato che l’osservazione di questi sistemi può avvenire a più livelli, e constatato, come dato di fatto, che il livello macroscopico ha fenomenologie e stati riconoscibili e ricorrenti, ossia per noi «naturali», anche accettando l’idea che il tempo sia dotato di due frecce identiche, la statistica riportata alla scala macroscopica infallibilmente privilegia la freccia che conduce alla maggior probabilità, ossia maggiore entropia S e minore funzione H di Boltzmann (1872). Potremmo salvare il primato delle leggi simmetriche, ed eliminare il paradosso di Zermelo, soltanto affermando che il livello di osservazione macro e i fenomeni in esso osservati siano solo illusori, che l’unica “realtà” esistente sia quella di piccoli sistemi atomico-molecolari dove le evoluzioni sono simmetriche e la statistica non emerge. Ma in tal caso, negando lo status di realtà oggettiva agli insiemi statistici e alle leggi che regolano il loro comportamento, assumeremmo che, «sommando» questi piccoli sistemi, non si possa far altro che avere sistemi analoghi, solo più grandi; ossia negare che noi esistiamo, o negare che l’evoluzione esiste, a tutti i livelli in cui essa si manifesta nell’universo, vivente e non.
Come si crea la «probabilità»? Forse per capire il «tempo» si deve dare una risposta a questa domanda…   Degli studenti adolescenti potrebbero mai addentrarsi in questa problematica filosofica? Apparentemente no, ma osservando come saltano le «particelle», nell’esperimento con le pastine colorate [2]… chissà che non possano nascere domande equivalenti a quelle qui accennate.

Didattica delle trasformazioni

campo semantico intorno alla parola "entropia"Come già visto poco sopra, Boltzmann pubblicò i risultati sul «teorema H» successivamente alla legge di Azione di Massa. Le visioni di Krönig e Clausius sulla teoria cinetica erano invece ben diffuse all’epoca delle scoperte di Guldberg & Waage.   Per esempio la monografia di Rudolf Clausius «Sul tipo di moto che chiamiamo calore» [3] risale al 1857. Nonostante ciò la comprensione delle reazioni «incomplete», all’epoca di Guldberg e Waage, era avviata lungo un percorso di ricerca di leggi fenomenologiche proprie della chimica, ed atte a definire l’affinità chimica su basi empiriche.
Analogamente, nell’insegnamento della chimica, è opportuno costruire prima un sistema di rappresentazioni delle reazioni chimiche basato sull’evidenza empirica.
Partiamo dunque dal livello macroscopico e facciamoci assistere dalla percezione – osservazione diretta dei fenomeni e dalla logica.
Prima di classificare le trasformazioni, è opportuno porsi il problema di distinguerle dai «fenomeni», giacché il termine «fenomeni» fisici/chimici è considerato sinonimo di «trasformazioni» fisiche/chimiche. Ritengo che invece i fenomeni siano una categoria più generale, che include semplici cambiamenti privi di discontinuità, come la dilatazione termica, che fatico a considerare una trasformazione in senso proprio. Quando invece c’è una discontinuità di mezzo, si fa più idoneo il parlare di «trasformazione» della materia.
Ma risulta difficile e a volte impossibile apprezzare la reversibilità/irreversibilità.  Si scioglie il sale in acqua, sparisce una fase: c’è una discontinuità. Più della metà dei ragazzi del primo anno della secondaria afferma che si tratta di un cambiamento irreversibile; «quindi», la trasformazione è chimica. Infatti, dai libri di testo, si evince che i fenomeni fisici sono reversibili, e quelli chimici irreversibili. Per esempio, dal libro di testo [4, pp 39-40]: «Le trasformazioni fisiche provocano un cambiamento fisico reversibile della materia e non producono nuove sostanze».
Oppure: «…non alterano la composizione chimica di una sostanza».  Infatti, quelle chimiche: «…comportano una variazione della composizione chimica delle sostanze originarie (reagenti) con formazione di nuove sostanze (prodotti)».
Associare il concetto di sostanza alla composizione sarebbe formalmente corretto, se non fosse che dal punto di vista dell’evidenza percettiva raramente abbiamo manifestazioni dirette dei cambiamenti di composizione, e non sempre i cambiamenti si possono associare alla comparsa di sostanze nuove (si pensi alla semplice sublimazione dello iodio). Insomma, certe affermazioni sono tutt’altro che auto-evidenti e facilmente comprensibili in modo significativo. Inoltre il concetto di composizione viene presentato quando il lettore-studente non ha ancora alcuna idea di cosa possa significare la composizione di una singola sostanza, perché a mala pena comprende quella di un miscuglio.
Ma ciò che maggiormente lascia perplessi, è il fatto che il significato di termini come «reversibile» o «irreversibile» viene dato per scontato, come se i corrispondenti termini del linguaggio comune fossero direttamente trasferibili al contesto scientifico.
Siamo di fronte ad un grande luogo comune che occorre rielaborare in due momenti:  a) la distinzione reversibile/irreversibile deve essere sganciata dalla distinzione tra trasformazione fisica e chimica e, b) quest’ultima distinzione deve essere vista nella prospettiva della chimica, per acquisire una qualche utilità.
L’isteresi magnetica, per esempio, dimostra l’esistenza di trasformazioni che sono considerate fisiche, e che sono in un certo senso irreversibili. La sostanza ferromagnetica magnetizzata ha almeno qualche proprietà osservabile che la distingue da quella originaria.

D’altra parte, nel caso considerassimo la radicalità, o «interiorità» a livello molecolare di una trasformazione, come criterio per valutare la difficoltà, se non altro, a ripristinare la condizione originaria, dunque l’irreversibilità «pratica», allora la solubilizzazione del sale in acqua sarebbe un processo altrettanto irreversibile dell’isteresi magnetica. Non c’è forse, in tale solubilizzazione, un cambiamento della composizione dell’acqua? Le «sostanze» sono quelle che si presume non siano cambiate; ma, dal punto di vista microscopico, non si sono forse formate nuove specie in soluzione, ioni idratati, coppie e clusters di ioni idratati, prima inesistenti?
A volte, infine, si invoca la «temporaneità» del cambiamento come criterio di reversibilità-fisicità della trasformazione. E ancora una volta, purtroppo, il criterio «fa acqua», poiché smettendo di mescolare, a T e P invariate, il sale solido non ricompare!
La decomposizione termica del cloruro di ammonio, che discuterò più avanti, è indotta dal riscaldamento ed è perfettamente invertita con il ripristino della temperatura ambiente. Non ci sono dubbi che sia una trasformazione chimica, in cui da una sostanza neutra e solida se ne ottengono una acida ed una basica ambedue gassose.
La connessione forte tra evidenze percepibili, osservabili, misurabili macroscopicamente, e i sottostanti cambiamenti microscopici, impedisce di fatto una netta distinzione tra trasformazione fisica e chimica.
Questa distinzione riguarda in realtà solo la prospettiva della chimica, e per fortuna non è ontologicamente rilevante. Le trasformazioni cosiddette fisiche, o considerate «fisiche» dai chimici, coinvolgendo il concetto di sostanza, andrebbero eventualmente chiamate con un meno impegnativo «trasformazioni non chimiche».
Tale prospettiva risulta vantaggiosa per l’insegnante di chimica perché, accomunando processi di conversione incompleti fisici e chimici, fertilizza quelle analogie che favorirono storicamente la comprensione dell’essenza meccanicistica del concetto di equilibrio dinamico, così come permette una via accessibile, alla comprensione qualitativa, ma profonda, dell’equilibrio «chimico-fisico» da parte degli studenti.

 

Conversioni chimiche invertibili, incomplete, e loro importanza didattica

Cato Maximilian Guldberg (sin.) e  Peeter Waage (des.)

Cato Maximilian Guldberg (sin.) e Peeter Waage (des.)

Guldberg e Waage affermano [5] che la loro opera principale del 1864 fu ispirata da una serie di studi, effettuati nell’estate 1862 da Berthelot e St. Giles, di quello che oggi chiameremmo l’equilibrio di esterificazione [6].
Nell’autunno dello stesso anno, G&W avviarono infatti uno studio-screening su 300 processi chimici, che presentavano caratteristiche simili di incompletezza e invertibilità, alla fine del quale, due anni dopo, addivenirono alla legge di azione di massa.
Essi distinguono innanzitutto tra composti perfetti e imperfetti (includendo tra i secondi leghe, composti formati dall’interazione soluto-solvente, ed altri per i quali si era già in grado di valutare le interazioni come deboli rispetto a quelle messe in gioco nella decomposizione dei composti «perfetti»). Possiamo dire, a posteriori, che essi erano alla ricerca di discontinuità nette dei reagenti rispetto ai prodotti delle trasformazioni, e tipiche delle forze specificamente chimiche che intendevano comprendere.
Inoltre essi distinguono processi semplici (elementari), la decomposizione e la composizione, con i corrispettivi livelli molecolari di scissione e ricombinazione, e quelli complessi, di sostituzione, anche progressiva, ottenibili sia a livello molecolare che macroscopico, tramite combinazione di più processi elementari.
Per entrambi i tipi di processi G&W immaginano in termini generali e astratti (né microscopici né macroscopici) delle forze generalizzate, capaci di provocare sia la sintesi, sia la scissione, prendendo come analogia la fenomenologia dell’azione e reazione della forza fisica, e interpretando così le reazioni incomplete come risultanti da un simile bilancio di forze opposte.
Essi riportano diversi esempi, notissimi ai chimici di allora come a quelli di oggi, in cui le condizioni (es. diluizione, concentrazione, a caldo e a freddo), se opportunamente modificate, potevano dar luogo sia a reazioni «dirette», chiamate azione, sia a reazioni opposte alle prime, che essi chiamano reazione. Sia la reazione diretta che quella inversa possono verificarsi spontaneamente e in modo completo se condotte a condizioni estreme. Ma, e qui viene il nocciolo comune ai trecento esperimenti, in condizioni opportune si potevano verificare simultaneamente l’azione e la reazione. In questa parte introduttiva dell’articolo G&W non precisano che il termine “simultaneo” si riferisce esattamente al bilancio microscopico dettagliato delle reazioni all’equilibrio, ma piuttosto alla possibilità che, a seconda che si fossero introdotti nel sistema i reagenti oppure i prodotti, si possa far avvenire nelle stesse condizioni la reazione diretta o quella inversa, spontaneamente.
scrivere appunti in laboratorioAnalogamente ho introdotto nella mia didattica, da due anni, nella classe terza della specializzazione di chimica dell’ITTS, il concetto di equilibrio a partire dallo studio di simili reazioni invertibili. In particolar modo si prestano, didatticamente, le seguenti reazioni perché possono procedere a completezza sia in un verso che nell’altro, a seconda delle condizioni:

  1. La decomposizione termica del cloruro d’ammonio, a volte impropriamente considerata una sublimazione (e la corrispondente ricomposizione dai vapori di HCl e NH3). Questa reazione, studiata da Pebal, è tra quelle citate nel famoso articolo di G&W. Tutti gli insegnanti conoscono la reazione inversa, tra HCl ed NH3 gassosi che si incontrano e neutralizzano in un tubo formando l’anello di fumo bianco, ma la vera soddisfazione e sorpresa è stata nel poter dimostrare con una semplice cartina universale del pH, che riscaldando il cloruro d’ammonio si potevano osservare i due gas HCl e NH3, parzialmente separati a causa della loro diversa velocità di diffusione.
  2. La decomposizione termica del bicarbonato di ammonio, che avviene, seppur lentamente, anche a temperatura ambiente (l’ammoniaca è perfettamente rivelata dal reattivo di Nessler). La reazione è invertibile per semplice invio e condensazione dei vapori di H2O, CO2 e NH3 (ottenuti dalla decomposizione termica del NH4HCO3) in un tubo refrigerante.
  3. La calcinazione del bicarbonato di sodio, che produce il carbonato di sodio che, a differenza del  bicarbonato, colora in blu la timolftaleina, facilmente invertibile per semplice gorgogliamento dell’anidride carbonica nella soluzione acquosa del residuo solido di Na2CO3.
  4. Analoga alla precedente, la decomposizione termica dei bicarbonati di calcio e magnesio presenti nell’acqua potabile (separazione della durezza temporanea) e la ridissoluzione del precipitato di CaCO3 e MgCO3 tramite insufflaggio di CO2 a temperatura ambiente. Reazioni molto interessanti per i risvolti ambientali e relativi ai fenomeni carsici.
  5. Reazione di decomposizione della soluzione di solfato di ammonio all’ebollizione; la reazione inversa può essere drammatizzata con la nota fontana dell’ammoniaca, riassorbita nella soluzione acida del solfato acido di ammonio residuo della reazione diretta.

 

La funzione didattica di tali reazioni è di permettere facilmente di immaginare condizioni intermedie, di temperatura, concentrazione ecc., tali da raggiungere una situazione di «contrasto» tra due tendenze spontanee ed eventualmente una condizione di incompletezza statica in un sistema chimico chiuso.

Ci sono poi molte reazioni ben note che si prestano in modo particolare allo scopo di raggiungere direttamente [**] questa condizione di incompletezza e simultaneità di due trasformazioni, diretta e inversa, tra cui la precipitazione dell’acetato di argento, del cromato di stronzio, la reazione del cromato o indicatori acido-base diversi, con acidi; la reazione di complessazione del cobalto con ioni cloruro, molto sensibile anche alla temperatura, la dissociazione del tetraossido di diazoto, l’equilibrio redox in una cella Ag/Ag+(aq)//Hg22+(aq)/Hg, la cui polarità è facilmente invertibile al variare delle concentrazioni di Ag+ e Hg22+, e infine l’immancabile reazione tra ioni ferrici e solfocianuro.

[**]  Ossia non come condizione inferita quale caso limite intermedio tra due reazioni complete, ma come condizione osservata ed effettivamente raggiunta dall’interazione delle specie coinvolte a temperatura ambiente.

Il passaggio dalle reazioni complete e invertibili, del primo tipo, alle reazioni che raggiungono facilmente, intorno a temperatura ambiente, una condizione di equilibrio dinamico, deve dunque essere preceduto da una domanda: «che cosa succede se scegliamo delle condizioni intermedie tra quelle che determinano una reazione e quelle che determinano la sua opposta?».
La risposta a questa domanda è mediata dalla riflessione su ciò che si verifica, sia a livello macroscopico che microscopico, in semplici sistemi fisici, quali quelli del ghiaccio fondente, di un liquido volatile in una beuta chiusa, o del butano liquefatto all’interno di una siringa chiusa e pressata su una bilancia pesa-persone.
È abbastanza agevole rappresentare la situazione di equilibrio di evaporazione o le sue alterazioni in termini di frequenza o probabilità di passaggio delle molecole attraverso l’interfase liquido-vapore, e il bilancio tra la pressione del vapore (interna) e quella esterna, che spiegano non solo la condizione di equilibrio, ma anche la sua stabilità, e l’esistenza di una pressione del vapore dipendente solo dalla temperatura.

visualizzazione grafica di spostamenti negli equilibri in fase gassosa

visualizzazione grafica di spostamenti negli equilibri in fase gassosa

Questo approccio qualitativo all’equilibrio chimico prevede dunque la costruzione nello studente della stessa idea della condizione di bilancio tra processi opposti, che G&W posero a premessa e guida di tutta loro ricerca. Il percorso si è dimostrato più efficace di quello che parte direttamente dalla legge di azione di massa e dalla sua applicazione in termini quantitativi, e meno dispendioso di quello che «ricava» la condizione di equilibrio da considerazioni cinetiche più o meno rigorose, che esigono un trattamento minimamente formale della teoria degli urti. L’aspetto microscopico dello stato di equilibrio e del suo raggiungimento può essere consolidato con il simulatore di reazioni chimiche [7] (già visto in azione in [2]) e con esperimenti di cinetica che permettano di sperimentare reazioni lente. Ciò aprirà la strada agli altri concetti importanti, quali i meccanismi di reazione, l’energia di attivazione, l’azione dei catalizzatori, nonché di comprendere appieno la legge di azione di massa e il principio di Le Châtelier.
È difficile stabilire quanto il termine «simultaneamente» utilizzato da G&W fosse realmente riferito ad una rappresentazione dinamica dell’equililibrio al livello microscopico. Fatto sta che il bilancio tra azione e reazione di cui, di lì in poi, si parla in tutto il loro articolo è considerato tra forze chimiche generalizzate, definite per via fenomenologica, e mai dovuto ad un bilancio «numerico» delle frequenze dei singoli atti molecolari di conversione. L’applicazione dei concetti cinetici della teoria cinetico molecolare alle conversioni tra specie chimiche era, quantitativamente parlando, fuori portata perfino per lo stesso Clausius. La distribuzione di Maxwell nel 1860 aveva ancora un carattere speculativo, mentre quella di Boltzmann sarebbe arrivata solo nel 1872. Il concetto di energia di attivazione di Arrhenius sarà formulato soltanto nel 1889. L’interpretazione della legge di azione di massa in termini di teoria cinetica e di collisioni sarà scritta dodici anni dopo il primo lavoro ad opera degli stessi Guldberg e Waage [8, 1879]. Si potrebbe assumere che, in base alle premesse di G&W sulle scissioni e ricomposizioni molecolari, tale rappresentazione fosse posseduta in una qualche forma qualitativa dai due, seppur implicitamente, al di là della necessità di aderire al canone di rigorosità tipico della fisica per dare maggior peso alla loro teoria.

Reazioni come quella di formazione del complesso rosso FeSCN2+, che raggiungono in modo quasi istantaneo la condizione d’equilibrio, fanno certamente riflettere sulla «stranezza» della apparente staticità raggiunta: il sale ferrico e il solfocianuro si combinano in modo ultrarapido, fino alla situazione di incompletezza. E poi più nulla, nonostante la presenza di elevate concentrazioni attive di ambedue i reagenti? È come fermare un treno in corsa in 10 metri. Occorre ammettere che la continuità delle reazioni diretta e inversa, in quanto somma di una miriade di processi microscopici colmano meglio di qualunque altra congettura, il vuoto lasciato da questa domanda che la diretta osservazione, e l’insegnante, suscitano.
Resta comunque il fatto che almeno un altro scienziato, dopo aver letto lo stesso articolo di Berthelot e St. Gilles [6] e forse anche quello di G&W del 1864 ebbe il bisogno di «riscoprire» ed esplicitare la rappresentazione cinetica, mettendola direttamente a confronto con altre rappresentazioni alternative, completamente differenti, e considerate addirittura più intuitive di quella che probabilmente G&W si erano già costruiti.

CITAZIONI BIBLIOGRAFICHE

[1] http://www.treccani.it/enciclopedia/termodinamica; accesso efettuato il 18/01/2015.

[2] http://youtu.be/u7UKQGeHIJ4; accesso efettuato il 18/01/2015.

[3] Clausius, R., «Ueber die Art der Bewegung, welche wir Wärme nennen», Annalen der Physik, Vol. 100, pp. 353-80 (reperibile in Internet: http://goo.gl/Kpf5jm accesso efettuato il 18/01/2015).

[4] G. Valitutti, A. Tifi, A. Gentile, 2014. Esploriamo la chimica, Zanichelli Ed. pp. 39-40.

[5] C.M. Guldberg and P. Waage, Studies Concerning Affinity, J. Chem. Educ., 1986, 63 (12), p. 1044.
DOI: 10.1021/ed063p1044

[6] M. Berthelot, and L.P. St. Gilles, Ann. Chim., 65, 385, (1862).

[7] http://goo.gl/CsLT4z Chemical Reaction Simulation Accesso verificato il 18/01/2015.

[8] C.M. Guldberg and P. Waage, «Concerning Chemical Affinity» Erdmann’s Journal für Practische Chemie, (1879), 127, 69-114.

[9] L. Pfaundler, «A Contribution to Chemical Statics» Annalen der Physik und Chemie, 1867, 131, 55-85.

[10] E.W. Lund, «Activated complex – A Centenarian?» J. Chem. Educ., 1968, 45 (2), p. 127.

 

 

 

Colta sul nascere tipica misconcezione secondo cui gli ioni sarebbero i numeri positivi e negativi indicati in alto a destra sul simbolo di un elemento.

Alla domanda (questionario scritto fatto prima insieme in classe)
zinco cloruro - confezione e cristalli“1.4 Nel cloruro di zinco (esp. 12), ZnCl2 c’è lo stesso numero di ioni positivi e negativi? “
M.F. risponde: No
Perché? Perché lo zinco HA SOLO  1 IONE invece il cloruro NE HA 2.

Questo significa che “c’è un solo ione-atomo di zinco, mentre di cloro che ne sono due” (per cui il “perché” non è un vero causativo ed andrebbe sostituito con “visto che”, “dato che” o “in quanto”) oppure significa che “gli ioni” sono realmente qualcosa di extra, posseduto dallo zinco e dal cloro?
Alla domanda successiva:
“Che carica elettrica hanno gli ioni zinco nel cloruro di zinco?”

Ha correttamente risposto “2+”

Ma le risposte sono state scritte come bozze sul questionario durante la discussione in gruppo (certamente il +2), mentre la risposta precedente sarà stata elaborata successivamente, a partire dagli appunti, quando il ragazzo ha elaborato il documento completo.

Probabilmente ad una novità (i segni + e – in alto a destra) il ragazzo ha associato direttamente l’altra novità, la parola IONE, con una insufficiente differenziazione dal concetto di CARICA elettrica.

Una volta che lo studente si sarà creato da solo questa concezione implicita, nonostante le INUTILI SPIEGAZIONI, secondo cui gli ioni sono delle cose possedute da (simboli, elementi, atomi…entità vaghe?) e indicate in alto a destra, la cosa si impianterà nel suo cervello… “a sua insaputa”.

Io parlo di cariche possedute dagli ioni (verbo avere), lo studente legge cariche elettriche avute,  ma non fa nulla per rivedere quanto scritto sulla riga sopra sull’AVERE IONI (dunque gli ioni hanno ioni?)

Le associazioni automatiche sono dure da modificare e gli strumenti della logica e della razionalità sono deboli, specialmente con ragazzi che ancora devono sviluppare un pensiero per concetti.

Ascolta altri, più avanti di lui nel pensiero per concetti, parlare in modo corretto di atomi, ioni e cariche elettriche da questi possedute, ragazzi capaci di distinguere (disembed) parole, oggetti simbolici, frammenti invisibili ma concreti di materia e riferirsi ad essi distintamente e consapevolmente, almeno se aiutati a farlo.

studenti e metodi di apprendimentoSe fa parte di una comunità linguistica accadrà, prima o poi, che anche lui si troverà a dire che “Gli atomi SONO (diventati) IONI” e che “gli IONI HANNO (la loro) CARICA”. Quando accadrà avverrà nella stessa maniera INCONSAPEVOLE di quando ha iniziato a parlare e scrivere in termini concettualmente errati (che siano errati è solo un punto di vista dell’insegnante). Probabilmente non si accorgerà dell’adeguamento e su questa e su ogni altra cosa continuerà a pensare esattamente nello stesso modo di prima, cioè senza controllo o capacità di gestione coscientemente separata e analitica dei concetti. In particolare non potrà valutare da solo quando dirà in modo corretto ciò che prima VEDEVA (non solo “esprimeva”) in modo errato, ma dovrà sempre dipendere dal giudizio dell’insegnante e per il resto affidarsi a tentativi ed errori, e alla memoria.

Se si moltiplica questo episodio per ogni concetto chimico, per 27 alunni con visioni e livelli di sviluppo diversi, si ha una dimensione del contesto in cui ci troviamo a lavorare e di quale potrebbe essere – conseguentemente – il nostro ruolo, le forme sensate di valutazione e di stimolo fornibili dalla “didattica della consapevolezza”, i cambiamenti e i ritmi lenti su cui possiamo-dovremmo puntare, gli obiettivi delle materie e delle discipline… Tutto acquista una luce diversa. Diversa dalla prassi che, sostanzialmente, ci siamo costruiti da soli basandoci su modelli educativi impliciti dettati unicamente dalla tradizione e assolutamente privi di fondamento teorico.

Se invece si preferisce considerare tutto ciò “inutili psicologismi”, allora vabbè…

 

Titolo originale: “Le molecole più pesanti, in quanto tali, salgono di meno nella cromatografia”
Dedicato a tutti coloro che “hanno già finito l’atomo in prima”.

cromatografia su strato sottile di pigmenti, in modalità ascendente

cromatografia su strato sottile di pigmenti, in modalità ascendente

In classe prima, nello spiegare il principio di funzionamento della tecnica cromatografica, invece di limitarmi alle diverse forze di attrazione o “affinità” delle sostanze da separare, per le fasi stazionaria e mobile, come da libro di testo, ho avuto la “bella idea” di dire che le molecole, in aggiunta avranno certamente peso diverso e, pertanto, o probabilmente, dimensioni diverse, e che quelle più ingombranti sarebbero state ostacolate maggiormente nel passaggio attraverso le molecole della fase stazionaria.

Il motivo di fondo è che in questa fase voglio spostare il più possibile il livello dal macroscopico al mondo atomico-molecolare, facilitare la costruzione di rappresentazioni esplicite e implicite di tale mondo.

Nella relazione (spiegazione del metodo) scritta da tre ragazzi una settimana dopo, questo concetto è diventato: “è stato possibile distinguerle (le diverse sostanze), e questo, perché, le varie sostanze hanno molecole con dimensioni diverse e quindi sicuramente anche pesi diversi”.
È degno di nota che essi abbiano parlato dell’argomento libresco “affinità” (lo considero ancora “libresco”, nonostante io abbia provato a chiarirne il senso in termini di “attrazione” tra molecole) in una sezione diversa della stessa relazione. Ciò significa che per essi non esiste ancora una generalizzazione o concetto generale del tipo “fattori che fanno sì che le diverse sostanze migrino in modo diverso nella cromatografia”.

Se da una parte ho ottenuto l’obiettivo (che per me era principale) di farli parlare e scrivere delle molecole – spontaneamente – quindi sul piano esplicito, dall’altra ho involontariamente causato una misconcezione, nel dominio dell’implicito.

I tre ragazzi certamente pensavano, implicitamente, al fatto che avendo peso diverso, nel trasporto verticale per capillarità, le molecole più pesanti sarebbero dovute salire di meno – a causa del proprio peso -, non del loro ingombro.

Senza considerare che, se facessimo la cromatografia discendente, e se la spiegazione fosse questa, troveremmo che l’ordine sarebbe inverso, o se la facessimo orizzontale le sostanze non si separerebbero affatto!

La loro rappresentazione implicita era ancora a livello di singole molecole e la mia spiegazione non era stata sufficiente a costruire un’idea concreta del passaggio di molecole ingombranti e bitorzolute attraverso una struttura porosa, rigida e fissa, costituita da altre molecole.

In questo caso ho ricevuto un feedback dal quale ho dedotto l’esistenza di una “misconcezione” (difficilmente i ragazzi ci verranno a raccontare le loro misconcezioni), tutto sommato facile da rimuovere.

miscomprensione della chimicaMa il punto ora è: quando utilizziamo le nostre “spiegazioni standard”, quelle a cui siamo abituati, quando non usciamo dal seminato, allora non si creano le misconcezioni? Eh Eh!!! Magari! Forse se ne creano anche di più perché la nostra sensibilità e le nostre richieste di feedback diminuiscono.

Le “scuole di pensiero” possibili allora sono quattro. C’è chi trasforma, con dei quattordicenni, la cromatografia in un’opportunità per spiegare meglio la gravitazione, la capillarità, i diversi tipi di interazioni molecolari, gli Rf, i diversi tipi di cromatografia, ascendenti, discendenti, fase inversa e chi più ne ha più ne metta…. Magari senza avere una vera idea delle effettive relazioni tra questi fenomeni. Questa è la “pedagogia preventiva”, basata sulle “nozioni”, centrata sulla teoria (e sulla forza dell’insegnamento). C’è ancora in circolazione chi ragiona in questi termini. Che non si rende conto di chi ha davanti. Basta riflettere un attimo sulla quantità di concetti astratti messi in campo e sul sovraccarico della memoria di lavoro causato, per rendersi conto di quanto questa filosofia sia improponibile. I ragazzi imparano solo a ripetere tali nozioni e frasi fatte, ma giammai a produrre propria conoscenza.

La seconda scuola di pensiero è quella della “pedagogia pratica”, o “learning by doing” o, ancora, “pedagogia dell’Insegnante Tecnico Pratico o ITP, del signore e padrone della didattica nel laboratorio”. Si insegnano tutte le varie tecniche cromatografiche e si acquisiscono una padronanza ed un’esperienza tali di queste tecniche che non ci sarà mai un vero bisogno di interrogarsi su cosa diavolo fa realmente separare le sostanze. Questa scuola di pensiero è meglio della prima, perché almeno è centrata sull’apprendimento dello studente. Con la pratica, alla fine si può anche arrivare anche a prevedere la migrazione delle sostanze in base alla loro polarità. Ma il suo limite è che non fa nulla di didatticamente e intenzionalmente determinato per lavorare allo sviluppo dei processi del pensiero. E questo è un limite grave per chi opera nell’età di transizione, dell’adolescenza.

cromatografia circolare

esempio do cromatografia circolare di pigmenti

La terza scuola di pensiero è quella dello “apprendimento per scoperta”. Si ripete lo stesso esperimento in orizzontale, o meglio piegando ad U capovolta la lastrina di alluminio, per “dimostrare” che la sequenza delle macchie colorate rimanga la stessa nelle fasi ascendente, orizzontale e discendente e che, quindi, il peso delle molecole non è un fattore determinante. Eventualmente si potrebbe guidare lo studente o il team a proporre esso stesso di progettare e realizzare l’esperimento opportunamente modificato, in modi diversi. Questa “scuola di pensiero” ha certamente l’aspetto positivo che si occupa della costruzione dei concetti e dei processi di pensiero. Essa è fin troppo centrata sullo studente. Il suo vero problema non è la richiesta di tempi eccessivi per restituire risultati deludenti, ma piuttosto il fatto che essa si basi sull’esistenza di una piena consapevolezza da parte dello studente. Ossia sulla sua padronanza e capacità di controllo del pensiero esplicito. Ma se questo costituisce proprio l’obiettivo da costruire nei tempi lunghi, come possiamo metterlo come requisito? Le attività di problem solving come quella qui descritta, se disseminate nella didattica, sono fondamentali. Ma non possono diventare totalizzanti.

La mia “scuola di pensiero” è la “pedagogia dell’errore”, che deve lasciare uno spazio consistente all’implicito e alle sue “maturazioni”, un po’ spontanee, ma un po’ manipolabili, verso l’esplicito. Non occorre né “calcolare” tutto né sperimentare tutte le combinazioni in laboratorio, ma lasciare che nel dialogo e nell’interazione si creino maggiori occasioni di revisione spontanea e guidata dall’insegnante delle concezioni. Ammettendo non solo gli errori, ma anche le differenze individuali e il permanere di concezioni alternative, in vista dello sviluppo del sistema pensiero/linguaggio di tutti.

Ciò che conta sono i processi nel cervello degli alunni e la “novità”, che emerge anche da questo “esempio”, è che tali processi non sono del tutto inaccessibili all’insegnante.

alcuni fattori che influenzano la separazione cromatografica

alcuni fattori che influenzano la separazione cromatografica

Non mi precludo certo a priori opportunità di chiarire, prima agli studenti e poi a me stesso – in qualche occasione futura – che relazioni ci sono tra la stratificazione per gravità, il moto browniano che rompe questa stratificazione, la diffusione, le forze di adesione, l’innalzamento capillare, l’energia superficiale che aumenta all’aumentare della superficie bagnata ed al risalire del liquido fino a trovare un limite e un equilibrio con l’evaporazione-condensazione e con la gravità. Mi ricordo che il giovane Einstein, dal 1901 al “Annus Mirabilis 1905, si era occupato anche di tutte queste cose. Per cui il diverso peso delle molecole da trascinare, potrebbe avere un effetto secondario nell’influenzare la mobilità di una sostanza nella cromatografia ascendente, riconoscibile forse con molecole marcate isotopicamente, a parità di altre interazioni. È in queste occasioni che aumenta la “mia” comprensione qualitativa e profonda di cose che magari insegno da una vita, o magari aumenta solo la mia consapevolezza della loro complessità, e che alimento sia la mia curiosità, sia la mia “voglia” di fare questo mestiere.

Certo, dunque, possono esserci adattamenti intermedi tra le quattro “scuole”. Dipende dalla nostra bravura, sensibilità metacognitiva, ma la mia conclusione non cambia, ed è questa: la didattica costruttivista non è una “tecnica” o una “metodologia” (criticabile, e criticata in quanto tale, da tanti sapientoni). Essa costituisce per me un “obbligo morale”, che comporta oneri, e non prevede che si “rinunci a spiegare”, ma che lo si faccia sapendo che “spiegare significa aumentare le misconcezioni, gli inevitabili fraintendimenti e le cose da capire”. È esattamente qui che entrano in campo l’insegnante e il professionista.

Spiegare non significa, invece, aumentare le cose che “essendo state ben spiegate”, posso passare a verificare, per chiudere il ciclo; come funziona normalmente la scuola.

 

ChemHealth3Recentemente ho avuto modo di sperimentare la piattaforma Coursera per avere stimoli nuovi utili alle mie ricerche di dottorato; ho scelto un corso della John Hopkins University, Chemicals and Health (qui è possibile leggere una presentazione del corso). In passato avevo seguito altri corsi utilizzando la medesima piattaforma, ma solo per interesse personale e soprattutto senza l’intenzione di certificare quanto avevo appreso. Questa volta ho invece richiesto un “verified certificate”, qualcosa in più di un semplice attestato di frequenza; sia il primo che il secondo certificato sono ottenuti seguendo le attività del corso, partecipando ai forum e inviando le prove di verifica periodiche (saggi brevi, quiz, rappresentazioni grafiche, etc…; in alcuni casi anche la partecipazione al forum è oggetto di valutazione). Mentre per ottenere l’attestato di frequenza il corso è totalmente gratuito, per un “verified certificate” occorre contribuire con una spesa minima (solo 35 euro). Il “verified certificate” permette di attestare con maggiore certezza l’identità di chi ha seguito il corso attraverso il riconoscimento del soggetto tramite l’uso della tastiera (il modo di digitare la tastiera quando si scrive è personale così come la grafia) e le foto scattate tramite una webcam ad ogni invio delle prove di verifica. Si tratta di sistemi che in realtà, come si può facilmente intuire, non garantiscono nulla; tuttavia essi hanno un certo peso nelle università statunitensi, nelle quali vige una sorta di codice d’onore a cui lo studente medio si attiene (e non certo per ingenuità, ma principalmente per il grande spirito competitivo che anima l’ambiente accademico; nei corsi on-line italiani si dà quasi per scontato che gli studenti scopiazzino e si passino l’un l’altro materiali frutto di elaborazioni personali utilizzati per superare le prove di verifica. Oltreoceano questo succede molto più raramente). A proposito di codice di onore: ad ogni invio delle prove di verifica, si sottoscrive una dichiarazione personale; ad esempio, nel mio caso la dichiarazione è: In accordance with the Coursera Honor Code, I (TERESA CELESTINO) certify that the answers here are my own work. D’altra parte, un ottimo deterrente alla copiatura sta nel fatto stesso che questi corsi non conferiscono alcun diritto nell’acquisire alcun credito di studio nei confronti dell’università che li eroga o di altre istituzioni; chi li segue è animato dalla sola volontà di imparare, non certo dall’intenzione di facilitare il proprio percorso accademico. Come potete osservare (cliccando qui: Coursera chemhealth 2014), nel mio verified certificate si sottolinea più di una volta che l’attestato non conferisce crediti. Assieme al certificato si ottiene l’elenco delle attività e dei moduli seguiti con le relative informazioni (contenuti e docenti, Verify Coursera).

Gli organizzatori del corso Chemicals and Health hanno ritenuto opportuno non valutare la partecipazione al forum (scelta che mi trova d’accordo: si partecipa a un forum per interesse personale, non tanto per scrivere qualcosa sapendo che sarà valutata) né l’esecuzione degli homeworks (il cui solo scopo è quello di esercitarsi volontariamente in vista delle attività di verifica vere e proprie). Al contrario, è stato assegnato un punteggio ai quiz e alle risposte ai questionari. Chi havalutazione corretto le risposte? In un MOOC, gli studenti sono davvero tanti, per cui si ricorre all’escamotage della valutazione tra pari (peer assessment). Ogni studente deve valutare le risposte di almeno altri quattro corsisti anonimi, pena un decremento del punteggio finale. Cosa dire circa l’affidabilità di questo metodo? Secondo me funziona: è raro che qualcuno sia animato dall’intenzione sadica di assegnare punteggi bassissimi, o al contrario da una immotivata magnanimità; in ogni caso il voto risultante è una media fra i quattro assegnati dai valutatori anonimi. Il corso prevede di non tenere conto della forma linguistica nel correggere le prove altrui, dato che non tutti i corsisti sono di madrelingua inglese. Tuttavia, la presentazione dei contenuti è strettamente legata alle capacità linguistiche, e mi è capitato di leggere lavori davvero pietosi (ed io che mi facevo problemi per il mio inglese …). Nell’assegnare i punteggi ci si attiene a una griglia di valutazione molto particolareggiata fornita al momento della correzione; dunque si tratta di una valutazione guidata, poco soggetta alle personali opinioni del valutatore. Riporto di seguito alcuni esempi di domande (e di risposte da me fornite) oggetto di peer assessment:

 1. What is a chemical, and how are we exposed? Please answer both parts of the question thoroughly. The best answers touch on multiple elements of the nature of chemicals and chemical exposure.

chemical is an abbreviation of “chemical substance”, that is a chemical element or a chemical compound that has been purified or synthesized.

First, it is important to realize that everything is made of chemicals. There is no “chemical-free” food, cosmetic, cleaning product, and so on. Second, there is no meaningful distinction between a “natural” substance and a “synthetic” one; a chemical is a chemical, even though this word is commonly used as synonym of artificially prepared substance.

An overall view of the multiple elements that concur to the way a population is exposed to chemicals is a very complex issue. Exposure pathways include: the source of chemical (e. g.: does it come from a chemical plant? Or from a kitchenware?); the way the chemical is transported (by air? By underground water? By soil?). Besides, the point of exposure can be on-site or off-site. Chemicals get into the body by three ways: inhalation (when chemicals reach the lungs, they can affect them or travel to the rest of the body through the blood stream); ingestion (chemicals introduced by drinking or eating are absorbed by the digestive system); touching (chemicals can enter the bloodstream through the pores or cuts in the skin. Other chemicals may burn or irritate the skin, exposing it to the infections. Some chemicals may burn or irritate the eyes).

2. What happens when chemicals enter the body? What is the biggest predictor of a body’s response to a toxic chemical? Please answer each question thoroughly. The best answers address multiple pathways and specifically identify the biggest predictor of response.

When a substance is absorbed into the body, its chemical structure may be changed to a more toxic or less toxic chemical. The health effect can be direct at the site of contact (or elsewhere in the body), and that effect can be either immediate (for example, by a poison) or delayed (cancer is an example of a delayed health effect).
In general, once the chemical is introduced into the body, it is absorbeddistributedmetabolized and excreted or stored (for example in the body fat) . At molecular level, exposure to chemicals (or to the related metabolites) produce alterations on the target molecule; these alterations cause biochemical changes, then cell toxicity and finally the organ dysfunction. The effect depends on the dose of the chemical agent introduced: the amount of a chemical entering the body is probably the most important factor which determines whether a chemical will cause poisoning. We commonly think of chemicals in terms of “poisonous” or “harmless”; in reality, any chemical can cause poisoning if a sufficient dose of it enter the body. Toxicologists study the effect of the amount of chemical on the organism by a dose-response curve: every chemical presents a threshold dose that doesn’t cause toxic effects; the toxicity grows by increasing the dose until a maximum level. The process rate is typical of the chemical substance considered.

 3. How do we measure these chemicals in our bodies? Explain the difference between public & commercial labs. Please answer both parts of the question thoroughly. The best answers specifically identify how we measure chemicals in our bodies and at least two differences between public and commercial labs.

 Chemicals in our bodies can be measures by biomonitoring, a useful tool that integrates all sources and routes of exposure. For the most part, biomonitoring measures trace concentrations of chemicals. It calls for very skilled chemical analysts that have to choose: the more suitable analyte (parent chemical or metabolite or adduct) to optimize the chemical measure; the best time to collect specimens; the best specimen matrix (usually blood or urine); the best method to analyze the specimen, taking into account its stability, interferences with other chemicals, possible contamination, etc….
There are particular data tables, available for a great number of chemicals, as result of population exposure assessments, e.g. the CDC’s National Report on Human Exposure to Environmental Chemicals for the USA. This National Report identifies chemicals, who is exposed to them and how much, establishes reference ranges by several factors. The Report has some limitations, for example it includes limited data concerning children. Besides, data are not representative of locations, unexamined special group, seasons and products. The National Report data are collected by public health laboratories (PHLs), answering to the public and focus on entire communities or populations . PHLs deliver services that would not be profitable for the private sector. On the contrary, private labs focus on individual health (even if PHLs can provide data also at the individual level) and answers to corporate shareholders or Boards of Directors.

4. In what ways can chemicals impact our health? What steps are involved in the assessment of risk related to chemicals? Please answer both parts of the question thoroughly. The best answers address types of health effects and potential endpoints and identify all of the steps in risk assessment.

There are different types of health effects. Acute health effects usually occur rapidly as a result of short-term exposures, and are of short duration, whereas latent effects are characterized by a longer period of time between exposure and when signs and symptoms appear. Transient health effects come and go quickly, once the person is removed from the exposure, whereas chronic effects last a long time. Adverse health effects can be classified into several categories: acute toxicity (caused by, for example, ingestion of strychnine); repeated dose toxicity (typical of drugs); carcinogenicity (e.g. asbestos can cause cancer); genotoxicity (some chemicals can damage DNA); reproductive toxicity (egg or sperm cells can be damaged, or the developing fetus; for example: smoking during pregnancy can reduce the amount of oxygen to the fetus affecting the baby’s growth); endocrine disruption (some chemicals mimic naturally occurring hormones, interfering with the organism development); neurotoxicity (some substances alters the activity of the nervous system); etc…

There are four step of risk assessment: hazard identification (involving the identification of chemicals and their potential adverse effects); dose-response assessment (identifies the relationship between the dose and the probability of the occurrence of adverse effects); exposure assessment (quantitative characterization of human exposure/contact with chemical hazards, integrating information on chemical concentrations in environmental media with human activity patterns and population characteristics); once the exposure assessment predicted the magnitude of human exposure in the form of external dose, the risk characterization establishes  the nature and magnitude of risks associated with the existing conditions.

5. How can we as a society address chemicals, particularly as they relate to health? Please answer the question thoroughly. The best answers identify and explain at least one specific method of societal action. 

It’s difficult to avoid many hazardous chemicals, for example in the polluted air or in contaminated drinking water, so the exposure to them is largely involuntary. These situations may require societal action, such as public awareness and public health measures, (e.g. regulations to protect people from passive tobacco smoke inhalation in restaurants).

In the USA we have the Toxic Substances Control Act. Other laws cover specifically cosmetics, food and food packaging, all regulated Food and Drug Administration. Substances such as pesticides are regulated by the Environmental Protection Agency.

In the EU, the REACH (Registration, Evaluation and Authorization of Chemicals) is based on the assumption that the private company itself –not the Government- is best fitted to certify the chemicals it produces and puts in the market for selling. So all the chemicals must be trademarked and analyzed by the manufacturer, who is in charge to inform ECHA (European Chemicals Agency) about the chemical properties and the safety procedures. Descending from the REACH, the CLP (Classification, Labeling and Packaging) allows people to distinguish between dangerous chemicals, mainly by the Safety Data Sheets (a.k.a. SDS). As a result of these regulations, every EU country developed a particular chemical policy in line with them. In Italy, a legislative decree known as TUSL (Testo Unico in materia di Salute e Sicurezza nei luoghi di Lavoro), has a strict relationship with the REACH in regulating the dangerous chemicals use, the exposition to microbial agents and the treating  of the explosive substances.

Ed ora riporto i feedback dei pari che mi hanno valutato:

peer 1 → Great work. The write up was straight to the point and well explained. Covers all the questions. I admired the fact that each section I read was well explained and i was not lost one bit, it was quite enlightening. this is really a good write up. keep it up.
peer 2 → I am very impressed with your work, as I see it, you answered almost all questions correctly. You have written very concisely but also exhaustively and to the point. On the grounds of your responses it can be assumed that you learnt lots from the lectures and your knowledge is systematized. The only thing you didn’t touch (question number 1) was that, the chemicals can be beneficial.
peer 3 → Overall; the essays answered the questions, but barely in some instances. I would have liked to see more direct answers to the questions that were asked. Based on Module 1 homework, I do not think that the response to Question 5 adequately addressed the question at hand as it was somewhat leaning to only one aspect, the regulation of guidelines set out by some bodies.
peer 4 → Great job. I agree with you that public awareness is a great way to address problems of this nature. The more knowledgeable people become, the more pressure we put on chemical companies to provide safe chemicals. On your comment about smoking in public restaurants, I live in Canada and up here we have banned smoking in any public place as well as in front of entry doors to public places. Stores are also no longer allowed to display cigarettes, they must be hidden. These steps to discourage smoking is working. Overall smoking among adults has gone from 25% to 16% since year 2000, and from 28% to 12% among teenagers!

L’unica voce fuori dal coro è quella del signor “peer 3”. All’esito di ogni prova è stato attribuito un peso in termini percentuali dipendente dalla sua particolare difficoltà; ad esempio, le risposte alle domande sopra riportate hanno avuto un peso del 35%. Risulta che ho risposto correttamente al 97,9% delle domande (questionari e quiz). Evidentemente, dato che la valutazione di questa prova è stata tenuta in conto per un 35% (una percentuale abbastanza elevata), il signor “peer 3” è il responsabile del mio mancato 100%. Non importa, questo non mi ha impedito di ricevere la valutazione massima sull’attestato (with distinction).
 chemistry_coursera
Concludendo, la mia esperienza con Coursera è assolutamente positiva, sia per la qualità dei materiali sia per la grande opportunità di studiare gratis con i migliori docenti delle più prestigiose università del mondo. Consiglio a colleghi e studenti di dare un’occhiata ai corsi di chimica; in questa pagina ne trovate alcuni, di taglio piuttosto tradizionale. Tuttavia l’elenco è aggiornato continuamente, e sicuramente ne saranno proposti altri di taglio interdisciplinare, come il corso da me seguito.
Sono proposti anche corsi relativi alla formazione docente e alla didattica disciplinare. Insomma, si spazia dai corsi di aggiornamento professionale a quelli più squisitamente teorici, per tutti i gusti e tutte le discipline. Che dire? Io continuo a considerare le opportunità che la rete offre con lo stupore della migrante digitale, ma credo che anche gli studenti delle superiori (ormai tutti nativi digitali) dovrebbero avere la percezione del fatto che fino a pochi anni fa un’opportunità come questa era riservata ai pochi fortunati che potevano permettersi costosi viaggi-studio. Insomma, ragazzi, non solo Facebook, Twitter & Co.: internet è molto altro! Da adolescente avrei pagato oro per poter seguire a distanza corsi in linea con i miei interessi culturali … o forse no? Sarei stata anche io una nativa digitale che considera scontata l’opportunità offerta da siti come Coursera? E forse me ne sarei disinteressata, concentrandomi piuttosto a chattare chiusa nella mia cameretta? Chi lo sa …. Forse l’unica certezza che ho è quella di essere fortunata nel mio status di migrante; i miei anni universitari si sono situati a cavallo tra il prima e il dopo. Ricordo di aver scritto le relazioni di laboratorio a penna o con la macchina da scrivere, per poi passare repentinamente al mio allora costosissimo PC portatile per la stesura della tesi. E che stupore, quando ho realizzato che potevo ottenere una miriade di informazioni con un click. Non vedo alcuna meraviglia del genere tra i miei allievi, spesso incapaci di orientarsi nel mare magnum della rete. Forse l’aver studiato in maniera tradizionale mi ha aiutata nel selezionare le informazioni e nel capire il valore di una ricerca veloce, a portata di click? Forse noi insegnanti dovremmo prima abituare i nostri studenti a farsi le ossa senza l’utilizzo delle nuove tecnologie e poi utilizzarle in un secondo momento? O forse è ormai impossibile seguire un iter di questo tipo immersi come siamo, più o meno consapevolmente, nella rete onnipresente? Nel dubbio, seguite i corsi di Coursera!

Sono passati soltanto 6 giorni da quando Laura Capella scriveva le sue riflessioni, amare ma sicuramente condivise da molti di noi, circa “alcune circostanze” che di fatto stanno rendendo sempre più difficile – al limite della missione per insegnanti ricchi di abnegazione ed amore per la chimica – portare gli studenti in laboratorio per eseguire esperienze dirette di chimica (vedasi articolo: Quando la ‘Sicurezza’ entra nella scuola non migliorare la vita di tutti ma solo ‘per coprire certe spalle’ dalle responsabilità).

esperienze laboratoriali curate da Chimicare a Scienzartambiente 2013, Pordenone

esperienze laboratoriali curate da Chimicare a Scienzartambiente 2013, Pordenone

Su argomenti direttamente o indirettamente collegati alle criticità, non solo di sicurezza ma anche più squisitamente organizzative e didattiche, inerenti alle attività laboratoriali scolastiche di chimica abbiamo sentito in questi anni sempre qui su Didattica Chimica il parere di insegnanti, esperti in didattica ed esponenti di associazioni di volontariato nell’ambito della diffusione della cultura scientifica.   Mancavano “loro”: gli studenti medesimi.   Non quelli indisciplinati che ha probabilmente in mente l’Amministratore scolastico, quelli per intenderci che si divertono (si divertivano, quando c’era) a lanciare pezzi di sodio metallico dalle finestre nelle pozzanghere d’acqua o a far puzzare la borsa della professoressa con acido solfidrico appena prodotto allo scopo.   Parlo degli studenti normali, quelli che non soltanto non hanno alcuna intenzione di combinare disastri ma che che, al contrario, cercano attiviamente l’esperienza laboratoriale, con genuina e legittima voglia di trarre da esse il massimo degli insegnamenti….  Sì, anche artiginanali e manuali, perchè no? Non è forse la chimica lo studio della materia e delle sue trasformazioni?  Riuscite ad immaginare qualcosa di più legato all’esperienza materiale?
Mancavano dunque loro, gli studenti, ed i familiari che spesso si muovono in loro vece, sul finire della scuola secondaria di I grado, alla ricerca di quanto, all’interno dell’offerta scolastica, si avvicini maggiormente all’interesse dei figli, almeno in quei fortunati, tutti da incoraggiare casi nei quali il tredicenne esprime idee chiare e specifiche ed il genitore oculato non si trova costretto ad optare per il consueto liceo generalista attribuendo ad esso la mera funzione di un parcheggio temporale in attesa che la vocazione scenda dall’alto ad ispirare il ragazzo.

Sono passati soltanto 6 giorni dal suddetto appello di Laura Capella, appunto, quando ricevo tramite la casella e-mail dell’associazione Chimicare la seguente mail:

“Buona sera, sono il direttore di Mondo Professionisti, quotidiano on line dedicato ai liberi professionisti. Mi rivolgo a voi per un’informazione. Mia figlia, 13 anni, frequenta il 1 liceo scientifico a Roma presso il Pio IX. È giunta qui dopo tre anni trascorsi in una scuola inglese dove l’hanno fatta appassionare allo studio sia teorico ma soprattutto pratico della chimica, con esperimenti in laboratorio. Purtroppo nella scuola che oggi frequenta e negli altri istituti da noi contattati, tutto questo è un sogno. Studia molta teoria ma pratica nulla. Ciò premesso vorrei sapere se a Roma esiste una sede della vostra organizzazione che mia figlia possa frequentare per soddisfare i suoi desideri di apprendimento. Resto in attesa di un vostro contatto. Grazie.
Luigi Pio Berliri”

Riporto di seguito la mia risposta:

esperienze Chimicare con alunni della scuola primaria

esperienze Chimicare con alunni della scuola primaria

“Egregio sig. Berliri,
ho ricevuto e letto con estremo piacere la sua mail, che cade in un periodo per noi di sensibile discussione, al limite della polemica costruttiva, circa il modo di concepire l’attività laboratoriale in ambito chimico – e più in generale scientifico – nella scuola italiana.
A titolo di esempio vorrei riportarle quanto pubblicato da una nostra iscritta, insegnante di chimica nella scuola secondaria di II grado, a proposito di alcune delle ragioni che stanno rendendo sempre più difficile per le scuole organizzare esperienze laboratoriali di chimica con gli studenti: http://www.didatticachimica.it/docenti/quando-sicurezza-entra-scuola-non-per-migliorare-vita-tutti-per-coprire-certe-spalle-dalle-responsabilita/
L’Associazione Culturale Chimicare non gestisce laboratori permanenti ma partecipa – tra le altre cose – all’organizzazione ed alla conduzione di esperienze anche pratiche, dimostrative e didattiche, presso festival e manifestazioni a carattere scientifico-divulgativo sull’intero territorio nazionale, nelle scuole ed online sul web.
In relazione al momento specifico nel quale cade la sua graditissima mail, le chiederei la cortesia di volermi autorizzare alla sua pubblicazione, tramite i nostri canali web e social, proprio per riportare all’attenzione del mondo della scuola come siano le famiglie stesse – e non soltanto qualche insegnante fanatico ed irresponsabile – a richiedere e valorizzare l’attività laboratoriale anche come criterio nella scelta dell’orientamento scolastico.
Restando in attesa di un suo gentile riscontro, restiamo a sua disposizione per ogni ulteriore necessità di chiarimento e di approfondimento, anche in merito alle nostre attività a favore della diffusione della cultura della chimica.
Un cordiale saluto
Franco Rosso”

segnale di pericolo genericoOra mi domando, e domandandomelo in questa sede, implicitamente, giro la questione a tutti voi:
non è che siamo di fronte all’ennesimo caso – di sapore squisitamente nazionale come molti altri del genere – nel quale l’accoppiata di precauzionismo “con funzione deresponsabilizzante” e spinta emotiva ci stanno portando a gettare via il bambino con l’acqua sporca?

Forse non sarebbe una cattiva idea dare un’occhiata a come si muovono le cose nel resto d’Europa: già da cosa ci anticipa il sig. Berliri nella sua mail sembrerebbe che le cose nelle scuole del Regno Unito vadano un po’ diversamente.   Qualcuno potrebbe insinuare che i ragazzi inglesi siano per natura più disciplinati.   E’ possibile.  Giammai si dirà che siano i nostri dirigenti scolastici ad essere più…  oppure meno…

 

 

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