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La Chimica:

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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.

 

3 risposte a i principi della cromatografia come occasione di riflessione sulla didattica

  • Franco Rosso scrive:

    Hai perfettamente ragione Alfredo in merito agli aspetti tecnici della parte relativa ai commenti di questo sito: c’è molto da migliorare. Ho preso nota di queste tue indicazioni, che condivido, e le girerò a Corrado, il webmaster, non appena si rimetterà al lavoro dopo le festività invernali.

    Circa il livello di “sicurezza” anche nei commenti (vedi il captcha), è stata la conseguenza dell’onore che ci hanno fatto alcuni hacker nello scegliere i nostri siti, e non soltanto quelli delle grandi istituzioni bancarie, per dimostrare la loro bravura! 🙂

  • Alfredo Tifi scrive:

    a parte la difficoltà a inserire i commenti, è che non c’è una notifica degli interventi di risposta! Per cui è un puro caso che sono qui a replicare all’interessante proposta di Claudio.
    Domanda: se ho ben capito dovrei mettere un bicchiere con poca acqua ed uno con un po’ più di vino rosso, regolando il dislivello che non sia troppo, e un pezzo di stoffa (evidentemente bianca) intriso d’acqua a ponte tra i due? Il sifonamento avverrebbe di certo, ma si riuscirebbe a osservare una qualche separazione dei pigmenti o otterrei solo un graduale arrossamento della stoffa? Potrei magari mischiare il vino con un estratto di spinaci, per avere una certa separazione visibile sulla stoffa. In nessun caso la carta potrebbe funzionare lo stesso?
    Credo sia vero che questa tecnica “primordiale” faciliterebbe il “ponte” tra gli aspetti sensoriali e quelli molecolari. Il principio generale, secondo me è che comunque ogni punto di partenza è valido, e che non è possibile pensare alla programmazione come ad una sequenza preordinata di esperienze e di conoscenze da trasmettere. Mi piace di più pensare alla metafora dei siti multipli di nucleazione, nella cristallizzazione o solidificazione di un liquido sottoraffreddato.
    Da tempo ho rinunciato alla pretesa di fornire lo stesso bagaglio di conoscenze ad ogni anno ed alle stesse classi. Alcune esperienze le ripeto perché “funzionano”, e questa cromatografia potrebbe diventare una di quelle! Però dammi qualche delucidazione in più, prima che metto sottosopra la cucina!

  • claudio della volpe scrive:

    io partirei dal filtraggio/travaso del vino con la stoffa, una tecnica molto antica che fa capire da dove sia venuta fuori la cromatografia;in quel caso si fa addirittura un sifone con il liquido e la stoffa e vengono più chiari i concetti del moto di un liquido per capillarità; si potrebbe dire che la soluzione o il solvente come tali si muovono certamente anche sotto l’effetto combinato di gravità e forze diffusive e molecolari di adesione, ma il soluto che è una parte minoritaria e soprattutto “i soluti” gli uni rispetto agli altri che si spostano nel solvente sentono “meglio”, evidenziano le differenze attrattive dovute alle forze deboli; è un po’ come quando metti un liquido sospeso in un altro di uguale densità ma immisciibile e le forze deboli della tensione superficiale si manifestano con maggiore evidenza dando forma sferica all’interfaccia; in effetti è un argomento complesso in cui la misinterpretazione è sempre in agguato; una osservazione, ma perchè è così difficile commentare, e ci vuole addirittura un captcha?

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