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La Chimica:

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Percorsi didattici

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.   

 

 

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

PFAUNDLER: IL MICRO NON RICALCA IL MACRO

Lo scienziato in questione è Leopold Pfaundler.  Anche per Pfaundler la dissociazione è il tipo di reazione più semplice ed ovvia per sperimentare fenomeni «invertibili» ed arrivare alla comprensione degli stati di equilibrio e di quello che già chiama «cosiddetto effetto di azione di massa»[*].  Nel suo articolo del 1867 [9] Pfaundler mette a confronto due possibili teorie della dissociazione di un generico composto AB.

"Espansione dell'acqua e di altri liquidi" - Poster n° 9 disegnato da Leopold Pfaundler

“Espansione dell’acqua e di altri liquidi” – Poster n° 9 disegnato da Leopold Pfaundler

Nella prima tutte le molecole AB sperimentano lo stesso cambiamento, ossia l’allentamento graduale dei loro legami e l’incremento della distanza di legame, passando attraverso un continuum di stati intermedi tra lo stato originale e quello di decomposizione completa.
Nella seconda il cambiamento coinvolge le molecole in maniera diseguale, con la coesistenza di molecole completamente decomposte e completamente indecomposte, con una netta discontinuità a distinguere le une dalle altre.
Perché la prima idea era vista come più probabile, più ragionevole?
Scrive Pfaundler [9]: «se tutte le molecole sono evidentemente identiche, e se tutte si trovano alla stessa temperatura, allora non si capisce perché non dovrebbero subire tutte lo stesso cambiamento graduale, cioè quello che osserviamo alla scala macro (es. aumento graduale del volume)»?.

      [*] Lasciando intendere che forse aveva in realtà letto l’articolo di Guldberg e Waage del 1864, o che almeno ne avesse sentito parlare.

Ecco da dove derivano la «teoria della gradualità» e le connesse misconcezioni degli studenti! L’idea implicita, resa esplicita da Pfaundler, è che il mondo invisibile semplicemente riproduca in piccolo ciò che è visibile. È pedagogicamente rilevante che per criticare e modificare una concezione occorra prima renderla esplicita.
Ho avuto studenti molto capaci che faticavano a capire che nel meccanismo di reazione in organica i cambiamenti seguiti dalle moltitudini di repliche della stessa specie non potevano essere sincronizzati, mentre la maggior parte dei compagni anche meno studiosi erano entrati mentalmente nella scena del caos molecolare e mi aiutavano a risolvere queste ed altre misconcezioni [**] dei propri compagni; quale per esempio l’idea che la velocità della reazione avesse a che fare con la velocità di collisione anziché con la frequenza di conversione. Per quanto ho potuto vedere
finora la facilità con cui si può capire prontamente la natura del mondo microscopico, a questa età, è inversamente proporzionale alla padronanza nell’utilizzo dei formalismi (scrivere equazioni e bilanciamenti).
In un certo senso la situazione dei chimico-fisici al tempo di Pfaundler non doveva essere molto dissimile a quelli dei nostri studenti, che non interiorizzano la teoria cinetico molecolare in termini di rappresentazioni, per cui non possiedono dei concetti scientifici a mediare il rapporto tra ciò che appare al livello macroscopico e ciò che lo provoca, a livello microscopico. Semplicemente, per essi, il mondo micro segue le stesse leggi e regolarità che interessano il fenomeno macro.

liquido in contenitore chiuso, al di sotto della sua temperatura di ebollizione

liquido in contenitore chiuso, al di sotto della sua temperatura di ebollizione

La limitata evaporazione di un liquido volatile al di sotto della sua temperatura di ebollizione posto in un recipiente chiuso, veniva spiegata tramite il contrasto esercitato dalla pressione (parziale) del vapore dello stesso liquido, posta ad ostacolo dell’ulteriore evaporazione. Pfaundler fa propria la critica già data da Clausius, secondo cui non è molto corretto «controbilanciare» un fenomeno microscopico, discontinuo, quale il distacco delle singole molecole dal liquido, con una grandezza macroscopica media quale la pressione parziale del vapore della stessa sostanza (si potrebbe aggiungere che, in effetti, la forza fisica risultante potrebbe comprensibilmente agire solo come pressione totale, cioè comprensiva dell’aria, priva di ogni tendenza a condensare, ma che ciò è in contrasto con l’esperienza, poiché la pressione parziale del vapore proveniente dal liquido – o tensione di vapore – non è influenzata dalla presenza dell’aria o di altri gas).

      [**] Una misconcezione frequentemente rilevata, e che ho definito «teoria della metamorfosi» si basa invece sull’identificazione del processo a livello atomico molecolare con la rappresentazione simbolica della reazione: in sostanza l’impatto delle specie reagenti deve avvenire in base ai coefficienti stechiometrici dell’equazione bilanciata, come condizione per formare, come in una specie di implosione, un aggregato ad alta energia comprendente tutti gli atomi, l’unico avente la possibilità di trasformarsi, dopo un processo di «metamorfosi» interna, in una esplosione nelle diverse specie prodotte. Questa affascinante teoria della «supernova» può allegramente sopravvivere alle trattazioni basate sulla legge di azione di massa e sulla leggi cinetiche, senza una vera e propria analisi di ciò che è realmente plausibile nelle dinamiche molecolari, senza le complicazioni degli aspetti quantitativi e termodinamici. Per contrastare il «pensiero magico» di alcuni adolescenti, mi sono trovato infatti a dover dire che: «La realtà è più semplice: le molecole si muovono a casaccio, si urtano anche violentemente, senza chiedersi scusa; non sono entità coscienti, non sanno bilanciare le equazioni di reazione e non sanno nulla di chimica».

equilibrio tra carbonato di calcio, ossido di calcio e CO2
La differenza del comportamento individuale delle singole molecole, scrive Pfaundler, rimane inspiegata. Quindi riporta la spiegazione data da Clausius: «L’equilibrio che si instaura quando la pressione ha raggiunto la punta massima è dovuto al fatto che un ugual numero di molecole stanno in un dato momento lasciando la superficie del liquido per andare nello spazio sovrastante, mentre uno stesso numero sta simultaneamente ritornando dal vapore alla superficie liquida», per poi passare ad analizzare un processo chimico, in qualche modo analogo: la pressione di CO2 gassosa che si instaura in un recipiente chiuso in cui la pietra calcare, CaCO3 è riscaldata a temperatura sufficientemente alta.
Pfaundler considera i moti lineari delle singole molecole di CO2 piuttosto che la pressione complessiva, e la probabilità che queste si ricombinino con l’ossido di calcio come dipendente dalla concentrazione, o pressione parziale, in contrasto con una frequenza di distacco per conversione chimica del CaCO3 , costante a temperatura costante. Descrive quindi come il sistema risponde al cambiamento di temperatura ed all’apertura del recipiente, con possibilità di liberazione della CO2.
Quindi Pfaundler passa ad applicare lo stesso modello dell’evaporazione, alla reazione generica di decomposizione in fase gassosa, con una spiegazione-descrizione che può essere considerata prototipica di tutte le reazioni chimiche. Prima che inizi la decomposizione tutte le molecole AB sono intatte, ma si muovono a velocità diverse collidendo tra di loro e con le pareti del recipiente, ma anche le parti A e B si muovono l’una rispetto all’altra all’interno di ogni molecola. Ciò fa sì – dice Pfaundler introducendo di fatto il concetto di distribuzione delle velocità – che sia impossibile che in ogni istante tutte le molecole e le loro parti abbiano la stessa velocità.
Così, afferma: «aumentando la temperatura, aumenterà “la vis viva” complessiva di questi moti ma, per le molecole individuali, essa sarà in alcune più grande, per altre più piccola». Quindi anche i moti interni potranno raggiungere una data velocità sufficiente alla dissociazione soltanto per alcune molecole: «È impossibile che questa separazione [tra le componenti A e B] accada per tutte le molecole nello stesso tempo. Piuttosto essa si verificherà prima per quelle molecole i cui moti interni risultano essere maggiori delle restanti».
Analogamente, «non tutte le collisioni tra i frammenti daranno luogo alla ricombinazione, ma solo quelli in cui gli stati di moto saranno tali che, quando il composto dissociato si sarà riformato, i risultanti moti combinati delle sue componenti non siano più intensi di quelli richiesti per la separazione originaria. Da ciò segue necessariamente che, ad una data temperatura costante, i frammenti molecolari liberi continueranno ad aumentare finché il numero di molecole che si riuniranno nell’unità di tempo diventerà altrettanto grande quanto il numero di molecole prodotte nell’unità di tempo dalla scissione. Da questo punto in avanti, ammesso che la temperatura resterà costante, dominerà una condizione di equilibrio tra decomposizione e ricombinazione».
Nel paragrafo II dello stesso articolo [9] Pfaundler spiega il «cosiddetto» principio di azione di massa applicato a reazioni «reciproche». Pfaundeler non nomina mai Guldberg e Waage, evidentemente per la loro scarsa fama, e forse con un pizzico di presunzione, ma fa riferimento alle stesse ricerche sull’esterificazione di Berthelot e Péan de Saint-Gilles da cui G&W avevano preso spunto.
Partendo dall’osservazione secondo cui «spesso la temperatura a cui la sostanza C decompone spontaneamente la sostanza AB coincide con la temperatura alla quale il composto BC inizia ad essere spontaneamente decomposto da A», Pfaundler fornisce una spiegazione del bilancio tra le azioni di massa, che appare come un segno di uguaglianza in: AB + CD = AD + BC [***].  In realtà Pfaundler non fa altro che utilizzare le stesse rappresentazioni sopra descritte per la semplice dissociazione ad una reazione AB + C = A + BC, che immagina come suddivisa in stadi e percorsi paralleli, coinvolgenti tutte le specie possibili, quali AB, AC, BC, A, B, C, ABC. Stadi che noi potremmo oggi rappresentare così (scegliendo uno dei più tortuosi tra i meccanismi che Pfaundler considera ugualmente possibili):
1) AB + C = A + B + C;
2) A + B + C = AC + B;
3) AC + B = ACB
4) ACB = A + BC

Leopold Pfaundler

Leopold Pfaundler

Questa catena di equilibri, chiarisce Pfaundler con un lungo ragionamento, può essere spostata verso il prodotto BC sottraendo (per esempio per maggior velocità di diffusione) il gas A dal recipiente.
Egli ricava così, con ragionamenti puramente qualitativi, il criterio di stabilità che sarà più tardi ricordato come principio di Le Châtelier. Comprendiamo perché la pagina di Wikipedia consideri Pfaundler come l’autore dell’interpretazione cinetico-molecolare dell’equilibrio delle reazioni in fase gassosa, e perché egli sia stato celebrato con un tributo del Journal of Chemical Education [10].

      [***] Vedi nota [**] sui rischi che si corrono accomunando il senso stechiometrico e quello del bilancio tra astratte «forze generalizzate» o «azioni delle masse» o «bilancio delle affinità» o delle «voglie di reagire» di questo segno di uguaglianza, senza un’analisi meccanicistica e realistica dei processi microscopici correlati, quale quella condotta da Pfaundler.

 

IN COSA CONSISTE, DUNQUE, L’IRREVERSIBILITA’?

L’argomento, non banale, come risulta dai libri di testo, può essere adeguatamente trattato in termini qualitativi, solo alla fine di questa pur limitata rivisitazione del periodo di «gestazione» delle idee fenomenologiche e cinetico-molecolari del periodo 1862-1867.

Da quanto visto fin qui, concatenando processi di conversione semplici, o elementari, all’interno di sistemi chiusi, sarà possibile ottenere una trasformazione in cui una qualsiasi perturbazione delle condizioni dell’equilibrio, che porti all’accumulo spontaneo di un certo prodotto, sia non più invertibile?
Quanto deve essere complessa questa concatenazione di trasformazioni elementari per non essere più invertibile? Di che tipo deve essere essa, per far sì che invertendo tutte le perturbazioni del sistema (es. reintroducendo i prodotti sottratti, riportando la temperatura, il volume e la pressione ai valori originari, ecc.) e anche scegliendo condizioni nuove, inedite, non si riesca in nessun caso a ripristinare la condizione di non equilibrio originaria e neppure la condizione di quasi equilibrio ad essa più prossima?

combustione in eccesso di ossigeno

combustione in eccesso di ossigeno

Consideriamo, ad esempio: un foglio di carta posto in una camera con ossigeno compresso e in eccesso a 400 °C. Questo sistema sarà facilmente auto-innescato e raggiungerà rapidamente una condizione di equilibrio locale e di breve durata tra i prodotti gassosi ad alta temperatura, situati in prossimità delle fibre di cellulosa che si stanno distruggendo. Questi prodotti subiranno trasformazioni caotiche successive, in cui non si raggiungerà mai un vero equilibrio, con parecchi intermedi instabili, che si consumeranno fino a dar luogo agli stessi prodotti stabili, CO2 e H2O, che si sarebbero ottenuti anche a partire da sostanze molto diverse dalla cellulosa.
Possiamo concludere che la combustione è realmente irreversibile, perché sarebbe impossibile ripercorrere all’indietro tappe multiple, parallele, che solo in minima parte si sono sviluppate in condizioni di parziale reversibilità microscopica.
Analogamente ho avuto la fortuna di imbattermi nello studio stechiometrico della reazione di precipitazione tra bicarbonato di potassio e cloruro di zinco, scelta da un gruppo di studenti come esempio di reazione di doppio scambio da realizzare.
Si formava un precipitato bianco, con enorme produzione di effervescenza. Dopo purificazione ed essiccamento del precipitato a 60 °C fino a peso costante, la decomposizione termica rivelava la formazione dei prodotti stabili CO2, H2O e ZnO. Il rapporto in peso tra ZnO e il carbonato basico, pari a 0,723, era compatibile con le composizioni Zn4CO3(OH)6·1,5H2O (r = 0,722), Zn4CO3(OH)6·1H2O (r = 0,737), con Zn5(OH)6(CO3)2 (r = 0,741). Queste composizioni dei carbonati basici di zinco erano compatibili con quanto trovato in letteratura, ma assolutamente non con quelle di ZnCO3 (r = 0,649) o Zn(HCO3)2 (r = 0,434). Mentre la reazione di decomposizione spontanea del carbonato di calcio a 1500 °C è una trasformazione spontanea, ma invertibile, quindi non del tutto irreversibile, la decomposizione del nostro carbonato basico di zinco era chiaramente irreversibile, in un senso molto simile a quello della combustione della carta. Infatti esistendo molte diverse composizioni alternative, sarebbe impensabile riprodurre un percorso inverso in cui dai prodotti stabili ZnO, H2O e CO2 fosse possibile riottenere proprio lo stesso carbonato basico da cui si era partiti, e non una mescolanza di prodotti.

cristalli di ammonio bicarbonato formati sulle pareti interne di un contenitore vapori di ammoniaca, anidride carbonica ed acqua

cristalli di ammonio bicarbonato formati sulle pareti interne di un contenitore vapori di ammoniaca, anidride carbonica ed acqua

Anche la condensazione dei vapori di ammoniaca, anidride carbonica e acqua può condurre a miscugli di composizione variabile di bicarbonato di ammonio e di carbonato di ammonio. Gli studenti sono stati in grado di predire un comportamento delle trasformazioni inverse, dai prodotti stabili, più caotico di quelle di andata, adottando simili esperimenti mentali.

Immaginiamo ora che, nell’esperimento di Pfaundler, una certa quantità di molecole A e B sia posta improvvisamente ad una temperatura molto bassa alla quale l’energia cinetica media sia nettamente inferiore a quella necessaria per spezzare il legame A-B. Si avrebbe una conversione irreversibile nel prodotto AB, senza alcun equilibrio e bilancio dettagliato, pur rimanendo in un recipiente chiuso: A + B → AB.
Ma semplicemente ri-aumentando la temperatura potremmo ottenere processi di conversione in situazioni di quasi equilibrio fino all’equilibrio vero e proprio, e anche ottenere la dissociazione completa andando a temperature più elevate. quindi avremmo processi di evoluzione spontanei            A + B ⟶ AB; AB ⟶ A + B e intervalli di temperatura intermedi con condizioni statiche, ossia con stati di equilibrio A + B ⇄ AB.
La causa della irreversibilità chimica consiste non tanto nell’irreversibilità dei singoli processi elementari, che sono sempre ripercorribili a ritroso in presenza di sufficiente energia. È la varietà dei percorsi alternativi possibili, la disponibilità di intermedi instabili ad energia comparabile, che fa sì che il percorso più probabile in andata (il «meccanismo» della reazione diretta) non corrisponda col percorso più probabile della trasformazione dai prodotti. Si verifica così una sorta di isteresi per cui, qualunque sarà il set di condizioni che si porranno al sistema chiuso dove si sono accumulati prodotti, non si riuscirà a ottenere la conversione ai reagenti iniziali.
Dunque tutti i processi chimici, o più in generale le trasformazioni che comportano una qualunque discontinuità (comparsa o scomparsa di fasi, di sostanze) sono sempre, per il semplice fatto che le osserviamo in azione, irreversibili, ossia spontanee dal punto di vista termodinamico. Ma ciò non basta a rendere «non invertibili», o «realmente irreversibili», queste trasformazioni in sistemi chiusi. Se la successione dei vari stadi elementari di conversione è univoca, in tutti i casi sarà possibile, modificando le condizioni del sistema, ripercorrere la trasformazione a ritroso in una maniera che, nelle nuove condizioni, si verificherà anch’essa in modo spontaneo, almeno fino all’equilibrio. In presenza di reagenti e intermedi molteplici, e diversi meccanismi competitivi, il percorso inverso dai prodotti verso i reagenti avrà invece scarse probabilità di verificarsi, specialmente se, rimettendo in gioco prodotti molto stabili e ad alta entropia, si pretendesse di ricostituire strutture complesse (come la cellulosa). Questo tipo di irreversibilità cinetica si potrebbe verificare anche per reazioni la cui reazione inversa presentasse ΔG < 0, per l’impossibilità pratica di ristabilire le condizioni di quasi reversibilità microscopica esattamente sugli stessi processi che sono stati attraversati dalla reazione diretta, a causa del fatto che nel «tentativo» di reazione inversa sarebbero possibili e competitivi molti processi inversi diversi. I cambiamenti di conformazione delle proteine appartengono a questa categoria di trasformazioni.

 

CONCLUSIONE

Il trattamento qualitativo degli aspetti prima fenomenologici, e poi rappresentativi del livello molecolare, per quanto «ultrasemplificati», ripercorrendo le prime tappe delle ricerche sull’affinità chimica, permette sia di ottenere un buon livello di comprensione della natura delle reazioni chimiche, propedeutico alla eventuale edificazione successiva di concetti cinetici e termodinamici, sia di rimuovere o impedire la formazione di misconcezioni relative alla dinamica delle reazioni chimiche.

 

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.

 

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.

 

A partire dalla fine di luglio per concludersi con l’ultima pubblicazione lo scorso 12 novembre, sui blog chimiCOMPRENDE e chimiSPIEGA di Chimicare sono stati pubblicati 6 diversi articoli di spiccata valenza didattica sul tema della biologia molecolare, curati dal biochimico ed immunologo Sergio Barocci.

2 solchi diversa ampiezza nella doppia elica del DNAQuesti articoli costituiscono un nucleo di particolare interesse per varie ragioni, ad iniziare dal livello di approfondimento scelto dall’Autore, che consente di mantenere “quel giusto compromesso” tra una trattazione comprensibile anche a coloro che non hanno dedicato il loro percorso di studi alla biochimica ed alla biologia molecolare, ed un livello di approfondimento tale da evitare di ricalcare le solite nozioni elementari ed un poco stereotipate che costituiscono i contenuti più comunemente reperibili tanto nel web quanto nei generici testi di biologia.

Un altro motivo di interesse della rassegna è la valorizzazione del percorso storico, o se non altro cronologico, che ha portato alla nascita della moderna biologia molecolare a partire dalle prime osservazioni empiriche sul comportamento chimico e “biologico” degli acidi nucleici (noti da tempo, pur senza la piena consapevolezza delle loro funzioni, men che meno della loro struttura), fino ai più significativi esperimenti che restano ancora oggi come pietre miliari a simboleggiare il ruolo del metodo scientifico nell’avanzamento della ricerca e della conoscenza, proprio in uno dei campi dove la Scienza ha consentito di progredire in pochi decenni con passi da gigante.  Si assiste così di pari passo, insieme alla crescita della conoscenza, ad un’evoluzione del rapporto cognitivo rispetto agli argomenti trattati, che da argomento di ricerca specifico nell’ambito della chimica o della biologia, assurgono gradatamente al ruolo di disciplina a sè stante, la Biologia Molecolare.


Storia della scoperta degli acidi nucleici
:

(parte I)  prima della strutturistica di Watson e Crick

(parte II)  la scoperta della doppia elica del DNA

(parte III)  la “logica del vivente” e la nascita della Biologia Molecolare

estrazione DNA da frutta

estrazione DNA da frutta

Terminata la funzione della prospettiva storica, la seconda terna di articoli torna in qualche modo sugli stessi “oggetti” già introdotti nella prima parte, affrontandoli tuttavia in modo analitico, con marcato spirito sistematico, partendo dall’organizzazione del materiale nucleare fino alla giustificazione del cosiddetto “dogma centrale” della biologia molecolare, con un breve cenno finale alle sue violazioni che trovani riscontro nella moderna epigenetica:

Gli acidi nucleici: dalla cromatina ai nucleotidi

La struttura degli acidi nucleici e le loro varianti

I vari tipi di RNA e le eccezioni al Dogma Centrale

Dello stesso Autore sono reperibili sui blog di Chimicare altri articoli incentrati su temi biochimici, immunologici e chimico-clinici.

 

meccanismo epigenetico

 

 

2012-08-30 18.15.21E chi l’avrebbe mai detto? Tutto merito di Isidoro. Qualche anno fa lo trovai in una scatola di cartone nei pressi di un cassonetto dell’immondizia, mentre faticosamente cercava di affacciarsi sul mondo con la sua testolina dalle enormi orecchie. D’istinto decisi che l’avrei portato a casa, dove avrebbe avuto a disposizione  un’abitazione con garage provvisto di gattaiola e un ampio giardino che gli avrebbe permesso una vita all’aperto degna di questo nome. Ma la vita non è mai semplice, nemmeno per i nostri amici a quattro zampe che trovano una famiglia: perché un terribile gatto nero, il boss del quartiere, poco gradiva la presenza del nuovo arrivato; il quale usciva in giardino costantemente supervisionato, come si fa con un bimbo che ha appena imparato a camminare. E dato che il gatto nero provò più volte ad aggredirlo, si decise di far dormire Isidoro in casa finché non fosse stato capace di difendersi da solo.

Però a quel punto i problemi cominciarono per noi: perché Isidoro doveva poter fare i suoi bisogni senza andar fuori, per cui occorreva lasciare la lettiera in casa anche durante la notte. Non è il caso di parlare di inquinamento indoor, sappiamo tutti che la cacca e la pipì di un micio nell’argilla è roba genuina ma …. il mio sistema olfattivo (e quello del mio convivente) faceva di tutto per ricordarci che dovevamo trovare soluzioni alternative, pena una saturazione cronica che ci avrebbe presto Siliceimpedito di apprezzare ben più gradevoli fragranze. E così cominciai a sperimentare varie lettiere oltre quelle di argilla a buon mercato, agglomeranti e non (beh, si, in realtà le sperimentava Isidoro): ad esempio quella costituita da segatura di legno o quelle più costose in gel di silice provviste di granelli colorati (della cui composizione non è riportata alcuna notizia su tutte le confezioni visionate!).

Il mio garage si trasformò presto in un deposito di lettiere. Mi impegnai nell’osservare sistematicamente i cambiamenti di queste nel tempo con grande disorientamento dicavolo-rosso-300x258 Isidoro, che ogni volta era costretto a subire qualche cambiamento dei servizi; ma poi anche lui comprese che stava contribuendo al progresso scientifico, adattandosi alla situazione e comportandosi in modo diligente nel testare i materiali. Effettivamente il prezzo più alto delle lettiere in gel di silice era giustificato dalla loro efficacia. Rimaneva il mistero della composizione dei granelli colorati (blu, verde, rosa, arancio a seconda della marca). A cosa servono? Sono indicatori di umidità? Sono antibatterici, come scrivono nella pubblicità on line e sulle confezioni di alcune marche? Cominciai a scrivere alle case produttrici; solo una mi rispose, scrivendomi che il colore blu dei granelli era originato da antocianine (dapprima mi risposero genericamente “succo di cavolo rosso”…). Mi affrettai nel trovare un modo che confermasse la risposta. Riportai tutto ciò in un blog per l’insegnamento della chimica che aggiornavo due volte la settimana per conto di una casa editrice (qui un breve sunto); fu sorprendente quanti utili suggerimenti mi giunsero da parte di altri blogger chimici, un esempio di squadra virtuale che dimostrò la grande potenza del web – e meno male, perché ogni volta che chiedevo lumi ai miei colleghi in carne e ossa, costoro si limitavano a guardarmi con una espressione che in tutta probabilità voleva dire: “ma tu, non hai proprio nient’altro a cui pensare?”.

In effetti questo delle lettiere era diventato un chiodo fisso; perché mentre scrivevo quei post in cui aggiornavo i lettori sulle prove sperimentali che conducevo, stavo già pensando che le lettiere potevano diventare un fantastico strumento didattico, il cui studio poteva aiutarmi nell’insegnamento di molti concetti previsti nel primo anno di corso di chimica dell’ITIS in cui insegnavo. Ad esempio: come si fa a capire il rapporto qualità-prezzo dei diversi tipi di lettiere senza necessariamente osservare il poco piacevole spettacolo dei rifiuti organici felini? Qual è la composizione chimica dei diversi tipi di prodotto? Le informazioni riportate sulle confezioni sono esaustive? Qual è l’impatto ambientale delle lettiere? E’ vero che quelle di argilla, agglomeranti e non, fanno male alla salute di mici e padroni? Quelle di fibra vegetale sono realmente ecologiche? In definitiva: è possibile insegnare ai ragazzi a usare gli strumenti della chimica per rispondere almeno in parte (o cercare di farlo) a tali quesiti? Credo di si, tant’è vero che da questo argomento ho ricavato un vero e proprio iter didattico, poi applicato nel corso di un intero anno scolastico; iter che ha dato i suoi frutti in termini di apprendimento e interesse. Oltre le prove di laboratorio, i ragazzi non solo si sono cimentati nella comprensione di testi opportunamente semplificati, ma hanno anche scritto ad altre case produttrici alla ricerca di informazioni più dettagliate circa la composizione chimica di alcune marche di lettiere sintetiche. Hanno toccato con mano l’incompletezza e la chiarezza non proprio cristallina delle (scarse) informazioni riservate ai consumatori. Hanno fatto un giretto nei forum on line, constatando la confusione imperante sulle caratteristiche di questi prodotti e sulla loro presunta nocività. L’innocuo gel di silice è indicato sulla confezione come “naturale”, ma è un prodotto di sintesi; normalmente esso suscita maggiore diffidenza rispetto alla naturalissima argilla, che oltre a destare sospetti nello sviluppo dei disturbi respiratori a causa delle polveri sottili liberate, è anche estratta tramite un processo di impatto ambientale devastante (in realtà uno studio ha dimostrato che le lettiere in argilla non causano disturbi al sistema respiratorio dei gatti, semmai potrebbero aggravare problemi già esistenti). Senza contare che a parità di volume una confezione di argilla pesa più di quelle contenenti lettiere ricavate da altri materiali (ad esempio i vari tipi di fibra vegetale) e dura un tempo minore (ma quanti di noi sanno tutte queste cose nel momento in cui devono scegliere una marca di lettiere?).

Insomma, a volte capita di partire da un argomento apparentemente banale per poi scoprire che è molto, molto più complicato di quello che sembra. Gli interrogativi spuntano come funghi e non smetti più di studiare e informarti, finché non riesci a trovare un modo di coinvolgere i tuoi studenti strutturando un piano e procedendo per gradi nella speranza che funzioni. E come se ha funzionato! E non lo dico solo io, ma le opinioni che gli alunni hanno scritto a fine anno rispondendo in forma anonima a un questionario di gradimento. Nel frattempo Isidoro, forse stanco di dedicarsi alla ricerca, ha completamente cambiato la location destinata ai suoi bisogni; avendo molto terreno a disposizione, ignoro dove questa si trovi …. so solo che il mio garage è pieno di sacchi di lettiere in gran parte inutilizzate, che tra poco si trasferiranno a casa del gatto di mia sorella.

Cosa hanno imparato i miei studenti oltre i concetti chimici coinvolti nello sviluppo di questo iter didattico? Hanno imparato che ogni oggetto ha una storia propria, quasi sempre una storia di lunghi viaggi in luoghi lontanissimi (mi chiedeva un allievo: “perché queste lettiere sono prodotte in Cina?”), di omissioni (“perché si limitano a rispondere che il colorante è permesso dalla UE e non ci scrivono il nome?”), di menzogne (“perché scrivono sull’etichetta che la funzione dei granelli colorati è antibatterica se poi la smentiscono via e-mail? Non hanno paura delle conseguenze?”), ecc…  In breve, i ragazzi hanno cominciato a sviluppare le cosiddette “competenze globali”, dove l’aggettivo globale non fa propriamente riferimento allo studente, ma alla portata dell’argomento che si sta affrontando.

In questo documento potete leggere una delle tante definizioni di “competenza globale”: la capacità e l’attitudine nel comprendere questioni di portata globale intervenendo all’interno di esse. Ogni argomento può diventare un caso-studio per lo sviluppo delle competenze globali, dalla lettiera per gatti al detergente che usiamo per lavarci le mani. Notate che non si parla di risolvere problemi: può un insegnante e un gruppo di studenti risolvere una questione di portata globale? Certo che no! Però può cercare di comprenderla, e di conseguenza sviluppare comportamenti consapevoli che mirano a limitare gli eventuali effetti dannosi di un prodotto o a potenziarne gli usi benefici (ad esempio: la capacità di scegliere un paio di occhiali da sole sulla base dei materiali che proteggono dalla radiazione solare identificando il fabbricante, la categoria dei filtri impiegati, le norme connesse al loro uso; smettere di acquistare tessuti colorati con procedimenti dannosi per la salute dei lavoratori, e in generale capi di abbigliamento prodotti grazie al lavoro minorile; non consumare cibi-spazzatura costantemente pubblicizzati dai media; evitare l’uso di lettiere che comportano processi di estrazione nocivi per il mantenimento dell’equilibrio naturale; smentire i luoghi comuni privi di fondamento scientifico sugli effetti di alcuni alimenti e informarsi sulla provenienza degli stessi; e così via …).

global competencies

Il concetto di “competenza globale” è quasi estraneo al gergo didattichese nostrano, nel senso che si tratta di una espressione di cui ancora non si è fatto uso e abuso. Da noi si fa strada molto lentamente la consapevolezza che in un mondo globalizzato come quello odierno è di vitale importanza comprendere il continuo scambio tra locale e globale. Occorre caratterizzare i sistemi educativi in senso internazionale, ma non scimmiottando contesti educativi estranei alla nostra tradizione. Sebbene non dichiarato esplicitamente, le linee guida ministeriali sono orientate allo sviluppo delle competenze globali. Tuttavia, se davvero volete approfondire l’argomento, non troverete quasi nulla in lingua italiana, di certo non un sito come questo. Vediamo nel dettaglio come altri paesi hanno ideato un piano di sviluppo delle competenze globali analizzando lo schema riportato sopra. Al centro dell’immagine si legge “understand the world through disciplinary and interdisciplinary study”. Ci occuperemo degli aspetti interdisciplinari nel prossimo post, ora spieghiamo nel dettaglio le quattro fasi interdipendenti che caratterizzano l’approccio alla didattica globale:

Investigate the world – Gli studenti analizzano un aspetto della loro vita quotidiana (beyond their immediate environment). Questo significa:

  • identificare un argomento significativo (es.: quale lettiera scegliere per il mio gatto?);
  • individuare una varietà di linguaggi, tra i quali quelli dei media (es.: le etichette dei vari prodotti) per meglio circoscrivere il problema da affrontare;
  • analizzare, integrare e sintetizzare le informazioni provenienti da varie fonti (es.: dal volantino pubblicitario all’articolo scientifico sulle lettiere in argilla) al fine di costruire risposte coerenti;
  • sviluppare la capacità di argomentare e strutturare conclusioni plausibili (es.: valutare se i timori circa la ripercussione sulla salute umana e animale delle lettiere in argilla sono fondati).

Recognize perspectives – Gli studenti cercano di interpretare l’altrui e il proprio punto di vista sull’argomento (their own and others’ perspectives). Ciò si traduce in:

  • riconoscere i fattori che identificano i vari punti di vista (es.: perché ciascuno tende a scegliere un prodotto diverso dall’altro?);
  • spiegare l’impatto dei fattori culturali (es.: quanto influisce il livello culturale di un acquirente nella scelta di un certo tipo di lettiera?);
  • analizzare come il differente rapporto con le informazioni e la tecnologia influenzano le scelte di un consumatore e la sua qualità della vita (es.: quanti consultano le risorse del web per saperne di più sulle lettiere in gel di silice?).

Take action – Gli studenti traducono le proprie idee in azioni appropriate al fine di migliorare le condizioni esistenti (into appropriate actions to improve conditions), vale a dire:

  • ideare forme di collaborazione (es.: ordinare on line le lettiere ecologiche in gruppo in modo da risparmiare sui costi del prodotto e sul trasporto);
  • pianificare azioni  considerandone il potenziale impatto, singolarmente o in gruppo, considerando le proprie scelte dal punto di vista etico per contribuire al miglioramento della situazione esistente (es.: raccogliere scarti di lavorazione del legno di una falegnameria per ottenere lettiere gratis eco-sostenibili);
  • riflettere sulla propria capacità di contribuire al miglioramento della situazione problematica identificata inizialmente.

Communicate ideas – Gli studenti comunicano le proprie idee in modo efficace rivolgendosi a differenti tipologie di pubblico (with diverse audiences). Più in dettaglio essi devono:

  • comprendere come diverse categorie di ascoltatori percepiscono il significato del messaggio che si vuole trasmettere, e come questo influenza l’efficacia della comunicazione stessa (es.: chi sottovaluta il problema della scelta delle lettiere? Perché? Chi reagisce pensando che non sia utile perdere tempo in tali questioni reagendo in modo talvolta canzonatorio?);
  • imparare come comunicare con diverse persone (coetanei, familiari, insegnanti …);
  • selezionare il mezzo e la tecnologia idonea rivolgendosi a diversi target (es.: progettare un sito web, scrivere al giornale locale, ecc…);
  • meditare sul come il tipo di linguaggio e il veicolo usato influenza la comprensione di un determinato argomento e favorisce forme di collaborazione.

Insomma, proprietari di felini: occhio alle lettiere che acquistate, siete responsabili dell’equilibrio ambientale del pianeta!

 

di Tiziano Pera, presidente associazione Baobab

Le ragioni che ci chiamano a… CONVEGNO

La nostra Scuola sta attraversando un momento di trasformazione profonda che potrebbe essere anche disorientante per allievi, insegnanti e famiglie: come dare corpo alla nascitura riforma Renzi-Giannini che va a calarsi su una Scuola provata da tagli e mutilazioni? Come fare a praticare le innovazioni auspicate dalle Indicazioni Nazionali del 2012? Come fare per rispondere alla competenza di cittadinanza degli allievi e per costruire su questo una autentica “comunità educante” con le famiglie e le Istituzioni del territorio?

invito al convegno: dagli insegnamenti di Maria Famiglietti alla Scuola della CompetenzaCome operare nel quotidiano per aiutare gli allievi a diventare “cittadini del loro stesso sapere” tenendo assieme apprendimenti e competenze? Come raccogliere dati, indizi e informazioni utili alla valutazione e alla certificazione delle competenze degli allievi?
In questi casi occorre far leva sui saperi e sulle esperienze che ci possono venire dal fare memoria di Maria Famiglietti, che ci ha prematuramente lasciati due anni or sono e che, anticipando questi cambiamenti, ci richiama
alle buone pratiche e alla rigorosa ricerca didattica d’aula.

Per queste ragioni, l’Associazione “IL Baobab, l’albero della ricerca” ha organizzato il Convegno dal titolo “Dagli insegnamenti di Maria Famiglietti alla Scuola della competenza”. Il Convegno, rivolto agli insegnanti di ogni
ordine e grado e ai giovani universitari in formazione, partendo dalle intuizioni e dagli insegnamenti di Maria Famiglietti, autorevole figura di insegnante e pedagogista bolognese prematuramente scomparsa nel 2012, cercherà di tratteggiare possibili risposte grazie ai contributi, tra gli altri, di B. D’Amore, T. Pera, L. Rondanini, G. Staccioli e B. Salvarani.

programma del convegno "Dagli insegnamenti di Maria Famiglietti alla Scuola della Competenza"

 


Redazionale
L’Associazione Culturale Chimicare, partner dal 2014 di Baobab – l’albero della ricerca – sostiene il Convegno tramite campagne di divulgazione e sensibilizzazione mirate sull’argomento per mezzo del network telematico da essa gestito e tramite la partecipazione attiva al Convegno di Margherita Spanedda, chimico ed insegnante presso la scuola secondaria di II grado, rappresentante ufficiale di Chimicare per l’evento.

 

Per maggiori informazioni:
info@baobabricerca.org   |   angela.gulizia@gmail.com

Approfondimenti:
Locandina evento   |   Comunicato Stampa

Precedente articolo a cura di Tiziano Pera  Rosarina Carpignano (associazione Baobab – l’albero della ricerca). “Maria Famiglietti: una grande personalità. Ricordi di un collega, con il pensiero rivolto alla scuola delle competenze“.

 

di Tiziano Pera e Rosarina Carpignano

vista di BolognaNell’autunno del 2009 Maria ci attendeva a Bologna, nella sua casa piena di materiali, libri e… affetti. Al nostro arrivo ci accolse nell’androne dell’edificio con l’affabilità che le era tipica, poi salimmo la tromba delle scale mentre Rolando, il suo compagno di una vita che con lei aveva condiviso ricerche ed esperienze memorabili, ci apostrofava dall’alto: “Benvenuti!, salite… su”. Di lì a poco eravamo già seduti al tavolo della discussione, rotondo come quello attorno al quale Jung s’intratteneva con Buber, Hillman e gli altri intellettuali che negli anni avevano frequentato la Fondazione Eranos, nei pressi di Ascona sul Lago Maggiore, appena fuori dal confine italiano. La circonferenza del tavolo di Maria era più piccola di quella attorno alla quale, alcuni anni prima, avevamo fondato “Il Baobab, l’albero della ricerca”, la nostra associazione di cui Maria aveva voluto far parte.

Dare vita ad una associazione che si occupasse di ricerca didattica frequentando le terre oltre i confini delle discipline era stato per noi l’unico modo per ribellarsi all’idea di una didattica fatta letteralmente “a pezzi”, per materie separate tra loro, che procedono a canne d’organo senza mai porsi il problema di ricostruire l’intero. Da tempo non ci convinceva più l’idea di ragionare separatamente di didattica della Chimica, della Fisica, della Matematica, delle Scienze e della Tecnologia come s’era fatto fino ad allora, quasi fossimo adepti o sacerdoti di religioni separate e assai spesso antagoniste tra loro, poco interessate a riconoscere la realtà impura e compromessa nella sua unitarietà e complessità, fatta di mille contaminazioni virtuose e di molteplici sfumature poetiche, cariche di seduzioni, suggestioni e richiami alla reciprocità tra passione e acquisizione di saperi.

kit per esperimento di elettrochimicaLa discussione aveva già preso il via: come svelare e praticare didatticamente le aree di confine tra Scienza e Tecnologia? Come distinguere tra apprendimenti e competenze? Ha senso perseguire delle competenze disciplinari o queste, semmai esistano, debbono essere ricercate all’interno della competenza di cittadinanza dell’allievo, in quanto cittadino del suo stesso processo di emancipazione? Si trattava di analizzare a fondo il merito dei problemi che quelle pieghe problematiche nascondevano dietro la loro forma interrogativa, ma lo scopo vero era arrivare a mettere in chiaro forma e sostanza di un attrattore fatale che avevamo individuato e che desideravamo frequentare insieme: realizzare un libro di favole dedicate alle Scienze e alla Tecnologia.

Con Maria, molti anni prima, avevamo condiviso principi e logiche di una “educazione ambientale” che portava in sé quella stessa idea di pedagogia della cittadinanza che a noi pareva fondativa di ogni possibile relazione umana e tra uomo e Natura. A quei tempi non si parlava ancora di competenza e la Scuola si accontentava di ratificare il raggiungimento o meno degli obiettivi di apprendimento da parte degli allievi. Mentre noi vedevamo nell’educazione ambientale le linee di sviluppo di una scuola diversa, fondata su valori, indici e indicatori di qualità, in molti si ostinavano a praticare scelte decisamente più conformiste e rispondenti alla quantità dei contenuti previsti dai programmi disciplinari. Alcuni erano addirittura arrivati a prefigurare l’educazione ambientale come se si trattasse di una nuova disciplina, così da riassorbirne l’anomalia culturale nella più rassicurante consuetudine della tradizione positivista.

Maria Famiglietti

Maria Famiglietti

Ora volevamo dar vita ad un libro che mettesse in luce il protagonismo dei bambini e dei ragazzi nell’”ambiente-scuola”, compresi gli studenti e le studentesse che frequentavano i corsi di Scienza della Formazione Primaria nelle nostre Università. Se competenza è capacità di richiamare apprendimenti acquisiti in contesto definito (per Bateson il cosiddetto “contesto primario”) per rielaborarne però le molteplici dimensioni di relazionalità in ambito nuovo, imprevisto, imprevedibile e pertanto problematico (Bateson parlerebbe di “contesto secondario” o deutero-contesto), ebbene noi volevamo dar voce a chi, da quattro o cinque anni, cioè dal 2004-2005, aveva sperimentato questo modo di fare scuola. Eravamo effettivamente nelle condizioni di poter fare tutto ciò attraverso un libro perché, nel frattempo, il Baobab aveva deciso di diventare editore in proprio segnatamente per pubblicare e diffondere quelle buone pratiche scolastiche che, sperimentate dai vari gruppi di ricerca nel fuoco della didattica d’aula, nessun grande editore si sarebbe mai sognato di pubblicare, per mera mancanza di mercato e dunque di remunerazione. Maria condivideva con noi questa prospettiva avventurosa e persino un po’ “scandalosa”: perché mai dar vita ad una Casa Editrice senza scopo di lucro com’è Il Baobab Editore?

Baobab - l'albero della ricercaDa tempo gli insegnanti di scuola primaria e secondaria, sulla scorta delle riflessioni condivise nell’Associazione, avevano accompagnato i propri allievi nei contesti di peer education o di cooperative learning o, più semplicemente, li avevano messi nella condizione di praticare una didattica attiva, fondata sulla propria creatività e su esperienze di carattere laboratoriale, cioè pensate ed attuate in prima persona o in gruppo. I nostri gruppi, soprattutto in Piemonte, avevano lavorato prevalentemente nell’area delle Scienze mentre Maria, con i gruppi di insegnanti da lei seguiti a Palermo, Foglianise e altrove, aveva praticato gli stessi itinerari nell’ambito della Tecnologia e disponeva di favole create ad hoc dai bambini o dagli insegnanti. Maria, in modo autonomo ed originale, nel corso della sua ricerca sui modelli logici funzionali all’apprendimento era arrivata alle stesse nostre convinzioni circa la centralità dell’allievo e la logica profondamente nuova e innovativa della Scuola per la competenza: da tempo si era infatti presa cura dei modelli a cui ricorrono i bambini per costruire i propri concetti, delle loro logiche esplorative (che cosa, come e perché) e dei loro sistemi di comunicazione. Lo aveva fatto per accompagnarne l’evoluzione dei bambini, e più generalmente degli allievi, verso una pratica apprenditiva consapevole e cosciente (modello comunicativo “O.V.E.ST”, che aiuta a costruire comunicazione connettendo in modo sequenziale Oggetti e Verbi con Spazio e Tempo; modello logico R.A.RE.CO, basato sulle connessioni tra Rappresentazione, Analisi, Relazione e Comunicazione) e, con alcuni collaboratori, aveva messo a punto strumenti organizzativi di forte impatto per la pratica della didattica attiva.

le favole dell'alchimistaNel nostro caso, il dato di pregio legato specificamente alla redazione di favole di Scienze e Tecnologia sta ancora oggi nelle due prospettive di lavoro d’aula che il testo avrebbe dovuto consentire (vedi “Le Favole dell’Alchimista”, 2010, Il Baobab Editore):

la costruzione di un contesto motivante.   Le favole possono essere inventate dall’insegnante quale sfondo narrante che stimoli l’azione sperimentale dell’allievo, la cui azione si sviluppa successivamente alla narrazione. L’allievo, dopo aver formulato una gamma di ipotesi a seguito dell’ascolto (ambito della fantasia) e dell’osservazione (di un fatto, un artefatto, un fenomeno o un processo: ambito della realtà), si trova nelle condizioni di scegliere quale ipotesi regga alla prova sperimentale: da qui parte l’attività di vera e propria ricerca-azione in termini di esperienza autenticamente vissuta su almeno due registri comunicativi (fantasia e realtà) e non di esperimento meramente esecutivo.

la rielaborazione degli apprendimenti in termini di competenza narrativa.   Questo è l’aspetto più interessante per noi: se gli allievi sono in grado di inventare favole rielaborando gli apprendimenti acquisiti nella propria realtà d’aula (anche di carattere laboratoriale) creando identità immaginarie e reti di relazione anche virtuali quali trasposizioni di inferenze apprenditive in contesto narrativo fantastico, si può ben dire che essi manifestano in ciò una competenza acquisita o comunque in costruzione. Le favole ci restituiscono gli apprendimenti profondi translati in un registro narrativo differente da quello dell’apprendimento primario.

scuola elementare del passatoDiscutendo così a fondo non ci eravamo accorti che s’era fatta l’ora di pranzo e Maria volle che uscissimo per consentire a Rolando, in quel periodo non in perfetta salute, di godere di un po’ di tranquillità. Uscimmo dall’appartamento, riscendemmo la rampa delle scale e, senza mai interrompere la discussione sulle nostre cose, ci ritrovammo sulla strada. Fu lì che Maria ci confessò la diagnosi che in poco tempo l’avrebbe portata prima in ospedale e poi a distanza siderale da tutti noi. Non riuscendo a camminare lungo una linea diritta, Maria ondeggiava caracollando un po’ lungo il marciapiede che ci separava dal ristorante: “Prossimamente dovrò ricoverarmi perché mi hanno diagnosticato un tumore al cervello, ma vi invierò i testi delle favole al più presto!”. Restammo basiti per l’orizzonte che quelle poche parole ci stavano spalancando davanti e per la forza e la pulizia della forma diretta con cui Maria ce le aveva consegnate. Non ci fu spazio per tornarci sopra. Durante il pranzo la conversazione sostenuta o rilanciata da Maria circa i modi per separare la verifica degli apprendimenti da quella delle competenze cancellò ogni accenno alla malattia come se questa non fosse che un dettaglio ininfluente.

Ci lasciammo un po’ più tardi con il progetto del libro ormai fatto e con un programma di lavoro condiviso che avrebbe richiesto almeno altri dieci anni di ricerca: come procedere con le ricerche sulla didattica per la competenza? Come operare perché le associazioni professionali e degli insegnanti la smettessero di praticare esclusivamente il solipsismo disciplinare? Come sperimentare nelle classi la raccolta di indizi di competenza da parte degli insegnanti? Come far convivere l’esigenza valutativa degli insegnanti con quella della auto-valutazione da parte degli allievi? Tutti temi su cui abbiamo lavorato con Maria nel poco tempo che la malattia le ha poi concesso.

convegno Maria Famiglietti - 2014Ecco: da questo sfondo che altri amici hanno condiviso forse in altra forma ma in pari sostanza prende le mosse il Convegno. Non c’importa di dedicare semplicemente una giornata di studi e confronti ad una figura di grandissimo rilievo come quella di Maria: non siamo interessati ad una commemorazione che inevitabilmente si esaurisce nell’istante, per poi lasciare i giorni, le settimane e gli anni successivi orfani delle idee che invece siamo fortemente interessati a vivificare. Di una personalità del calibro di Maria Famiglietti, noi vogliamo fare “ricordo vivo” e “attivo”: tra i banchi delle scuole di oggi, tra i volti degli allievi che non la incontreranno di persona, ma che si potranno alimentare delle sue idee, delle sue passioni e della sua straordinaria capacità innovativa. Compito non facile, ma che a Bologna cercheremo di onorare al meglio seguendo tre prospettive:

  1. sviluppare idee, con l’aiuto e il contributo di tutti coloro che a vario titolo vi interverranno;
  2. intitolando a Maria Famiglietti il gruppo di ricerca de Il Baobab che si sta costituendo a Bologna, la città che la vide protagonista presso Scuole e Istituzioni;
  3. progettando un nuovo Convegno per il 2015 così che gli stimoli e i semi messi a dimora in questa occasione possano essere raccolti, rielaborati e raccontati ad un anno di distanza.

 

 

Una ragazzina che non conosco, dopo essersi iscritta al mio canale youtube, mi ha prima chiesto delle informazioni sulle lettere di identificazione scritte sulle provette, e poi scritto il seguente commento riguardo allo stesso video: “Il vostro video è stupendo, a me piace la scienza, e da grande diventerò una scienziata come voi”

Il video è il seguente:
http://youtu.be/Wg-SVIBUSow ed è di oltre due anni fa, in una terza chimici

Dopo averlo rivisto ora, dopo oltre due anni, considero questo video un momento di scuola felice, la dimostrazione di come si possa imparare facendo e pensando allo stesso tempo, nonostante le campanelle, i rischi per la sicurezza che si possono benissimo tenere sotto controllo senza tante complicazioni e fissazioni. Bastano alcuni ragazzi con un un po’ di curiosità e un raggio di sole…
Visto che nessuno me lo ha mai detto, ora me lo dico da solo: sono stato bravo.
Quanta confusione traspare, nel descrivere situazioni anche così semplici, dalle risposte dei ragazzi! Ma io conosco e amo questa confusione. E’ da questa confusione, ineliminabile, che c’è da partire. E la scuola cerca di ignorarla e bypassarla!
Quant’è difficile il passaggio da ciò che si vede a come si interpreta! Tutti erano, come sempre, attratti da ciò che si vede, dalle apparenze, mentre risultava difficile fare confronti logici tra una provetta e l’altra e ancora di più tra il prima e il dopo. E’ difficile che ciò avvenga spontaneamente. Non si diventa investigatori dall’oggi al domani, ma con l’aiuto di un bravo insegnante tutti possono farlo e a poco a poco impararlo. Alla fine, a forza di tentativi ed errori, i tre o quattro ragazzi che hanno seguito gli esperimenti con me hanno imparato a distinguere quando c’è una reazione col bromo e quando no, e a distinguere tra addizione e sostituzione, avendo prima conosciuto la base teorica, a distinguere cosa può esserci o non esserci nelle molecole. I doppi legami sono diventati delle cose concrete, non dei semplici segni di gesso. E gli altri? Non ricordo cosa stessero facendo quel giorno. Comunque poi il video serviva proprio per rivedere bene tutto insieme, come è stato fatto. E cosa succede in tutte le altre scuole dove i laboratori non sono delle investigazioni, ma delle riproduzioni pedisseque di procedure, e dove tutti i ragionamenti si fanno sulla lavagna e non davanti alle provette? Succede che la teoria acquista una specie di “vita propria”, scarsamente significativa, ed alla fine quella chimica lì, astratta, diventa l’unica chimica, che la maggior parte degli studenti può solo imparare a memoria e non capire. E per aiutare a “capire” si comincia a fare verifiche, esercizi, e così ci si può illudere tutti anche meglio che se uno sa riscrivere un procedimento simbolico ed ha preso un buon voto, allora ha capito qualcosa della chimica. Beata illusione, la vostra, cari colleghi! Invece da questo esperimento, discutendolo e rivedendolo sono nati altri esperimenti, l’idea di ripetere le prove in modo quantitativo, titolando i prodotti, la scoperta di un diverso prodotto e meccanismo di reazione (bromoidrina). E da qui allo studio dei casi e la ricerca di un nuovo concetto di valutazione il passo è stato breve.

Alfredo Tifi

 

primi-in-sicurezzaConcludiamo il percorso dedicato alla chimica sostenibile con un ultimo articolo, il quarto; come per il primo, il secondo e il terzo, si vuole evidenziare il rapporto tra chimica e legislazione, essendo quest’ultima la risposta più efficace della comunità scientifica all’esigenza di tutelare la nostra salute e quella dell’ambiente in cui viviamo. Se infatti non sono i chimici a scrivere determinate leggi, è ovvio che senza il loro contributo queste non potrebbero mai essere formulate.

Nei precedenti articoli ci siamo posti in un’ottica globale (con il GHS, il REACH e il CLP); partiamo ora dal nostro contesto nazionale con il TUSL, accennato nel primo articolo di questa serie dedicata alla sostenibilità. L’acronimo TUSL sta per Testo Unico in materia di Salute e Sicurezza nei luoghi di Lavoro, contenuto nel D. Lgs. 81/2008 (e integrazioni del D. Lgs. 106/2009). Il TUSL ha riformato, riunito ed armonizzato, abrogandole, le disposizioni dettate da numerose precedenti normative in materia di sicurezza e salute nei luoghi di lavoro succedutesi nell’arco di quasi sessant’anni, al fine di adeguare il corpus normativo all’evolversi della tecnica e del sistema di organizzazione del lavoro. Gli aspetti salienti da analizzare in un contesto formativo di tipo generale (che non rientri in uno specifico percorso professionalizzante) sono:

a. i principali obblighi del datore di lavoro;

b. i principali compiti del Responsabile Servizio Prevenzione e Protezione (RSPP);

c. i principali compiti del Rappresentante dei Lavoratori per la Sicurezza (RLS), le sue modalità di elezione e le norme che regolano la comunicazione del suo nominativo alle autorità competenti;

d. le norme che regolano la stesura del Documento di Valutazione dei Rischi (DVR);

e. le norme che regolano l’uso dei Dispositivi di Protezione Individuali (DPI);

f. le occasioni che prevedono la formazione/informazione del personale.

sicurezza-chimicaUn articolo di Fernando Maurizi e Roberto Montali pubblicato su questo numero de “Il Chimico Italiano” riporta una efficace sintesi del TUSL che offre molti spunti a livello didattico (è possibile leggerne alcuni in questo post).

Particolarmente rilevanti per gli stretti collegamenti con il regolamento REACH sono il Titolo IX, relativo alle sostanze pericolose (protezione da agenti chimici, protezione da agenti cancerogeni e mutageni, protezione dai rischi connessi all’esposizione all’amianto, sanzioni), il Titolo X, che tratta l’esposizione ad agenti biologici (obblighi del datore di lavoro, sorveglianza sanitaria, sanzioni) e il Titolo XI, sulla protezione da atmosfere esplosive (disposizioni generali, obblighi del datore di lavoro, sanzioni).

Vorrei chiudere questa serie di articoli a tema con alcune considerazioni. Perché questo breve percorso sulla chimica sostenibile? Premesso che i temi accennati abbracciano solo una infinitesima parte dei possibili contenuti candidati a tracciare un percorso di alfabetizzazione ambientale guidato da conoscenze chimiche, credo che sia più che mai opportuno insistere sul legame tra chimica  e sostenibilità per i motivi in parte già accennati:

–       la stretta interdipendenza esistente tra l’aspetto legislativo, economico e scientifico;

–       le immediate ricadute sulla salute dell’ambiente e delle persone;

–       la forte valenza etica che traspare dalle disposizioni normative in termini di responsabilità individuale e collettiva.

Relativamente a quest’ultimo punto, si rende necessaria una parentesi sull’importanza dell’insegnamento etico nell’educazione scientifica e chimica in particolare. Concetti etici sono necessari ai chimici per costruire una cultura della responsabilità capace di affrontare i grandi e complessi problemi connessi alle risorse e alla loro ripartizione. E’ più che mai urgente comprendere e far comprendere che l’azione dei singoli non può più essere circoscritta al ristretto ambito di una abitazione o di una città: l’intera biosfera è coinvolta. Ogni azione presente, come la semplice scelta di acquistare un prodotto al posto di un altro, è destinata a influire sul futuro in maniera sempre più rilevante e imprevedibile. Esempi pertinenti per gli studenti sono:

  1. il bioaccumulo degli inquinanti e la loro diffusione attraverso l’atmosfera;
  2. l’aumento dell’effetto serra;
  3. le nuove necessità energetiche;
  4. la ripartizione della risorsa acqua, ecc…

La descrizione di tutti questi aspetti richiama continuamente contenuti chimici, ormai essenziali per la comprensione dei regolamenti europei inchimica-verde-possibile-logo-300x248 materia di ambiente, più che mai impregnati di concetti etici. Basti pensare ai vari principi a cui si ispirano le direttive comunitarie, i quali non sono altro che la naturale prosecuzione dei 12 principi della Green Chemistry, tra i quali:

–       principio di prevenzione: limitare i rifiuti alla fonte e incoraggiare le industrie a produrre (e i consumatori a scegliere) i prodotti e servizi che generano meno rifiuti;

–       principio di precauzione: in caso di rischio potenziale, devono essere prese misure di prevenzione;

–       principio di prossimità: i rifiuti devono essere trattati il più vicino possibile alla fonte;

–       principio “chi inquina paga”: chi produce inquinamento ambientale deve farsi carico dei suoi costi. Le sostanze pericolose devono essere identificate e i produttori devono farsi carico della raccolta, del trattamento e del riciclaggio o smaltimento dei prodotti di scarto.

Occorre rispettare questi principi se vogliamo minimizzare i rischi cui siamo sottoposti, rischi che travalicano le frontiere con molta più facilità e imprevedibilità rispetto al passato.

NOTE

Gli articoli del percorso didattico “CHIMICA E SVILUPPO SOSTENIBILE” prendono spunto da una mia tesi di un master internazionale in “Intercultural eco-management of schools”, coordinato dall’Università Ca’ Foscari di Venezia e co-finanziato dal programma europeo Comenius (titolo della tesi: Green Public Procurement, Chimica ed Etica – Alfabetizzazione chimica, Responsabilità Sociale a attuazione di un piano di Acquisti Verdi in un Istituto d’Istruzione Superiore). A partire dalla redazione della tesi ho cominciato a interessarmi alla legislazione nazionale ed europea che regolamenta l’uso dei chemicals e ad altre tematiche in qualche modo legate al concetto di sostenibilità nella sua accezione più ampia. Ho cercato di evidenziare il ruolo svolto da una appropriata preparazione scolastica in chimica nel comprendere il senso e l’utilità di tali regolamenti, al fine di formare cittadini attenti e consapevoli.

Parte delle conoscenze acquisite sono state utili per la redazione dell’articolo La classificazione dei chemicals, riportato nella Guida per l’insegnante (pag. 28-33) del primo volume del libro di testo “Le soluzioni della chimica” (Ed. Pearson, 2011) di cui sono autrice. L’articolo sintetizza le principali novità derivanti dai regolamenti GHS, REACH, CLP. Oltre le notizie reperite in rete (soprattutto sul sito dell’ECHA), le fonti che mi sono state utili per la redazione dell’articolo sono:

Trifirò, F. (2009). Cos’è il pericolo chimico per la nuova normativa CLP?, La Chimica e l’Industria, n. 7, p. 104-107.

Livi, M. (2009). Scheda di sicurezza: cosa cambia?La Chimica e l’Industria, n. 3, pp. 100-105.

Maurizi, F., Montali R. (2007). Il nuovo quadro normativo per le sostanze pericolose: il regolamento REACH, Il Chimico Italiano, Anno XXVIII, n.5-6, pp. 4-11.

I primi due articoli sono accessibili dal sito SCI, mentre il link del terzo articolo rimanda alla rivista dell’Ordine dei Chimici gratuitamente disponibile in rete. Un altro articolo della stessa rivista utilissimo per fini didattici riguarda il TUSL:

Maurizi, F., Montali R. (2009). Testo unico in materia di sicurezza: stato dell’arte e scenario normativo, Il Chimico Italiano, Anno XX, n.3, pp. 20-23.

Per quanto riguarda il GPP, qui si può leggere un mio articolo sulla sua applicazione nel settore scolastico:

Celestino T. (2011). Il Green Public Procurement nella scuola, Il Chimico Italiano, Anno XXII, n. 1, pp 13 – 16.

Sullo stesso tema ho scritto tre post del blog “Urto efficace”, che ho curato fino al giugno 2012: Il Green Public Procurement nella scuola – Parte primasecondaterza. Nello stesso blog si possono leggere alcuni post sul REACH (Chemicals: siamo tutti schedati!) e sulle regole che esso prevede per la stesura delle schede di sicurezza (Più sicuri di così …). Il post A colpo sicuro parla invece del TUSL.

Altri due miei articoli riguardano il modo di proporre il legame tra chimica e sostenibilità in ambito scolastico:

Celestino T. (2011). Chimica Etica, Linx Magazine, n. 8, pp 38-42.

Celestino T. (2013). The ethics of green chemistry teaching, Education in Chemistry, n. 50/3, pp 24-25.

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