Didattica della ChimicaLaurea in Scienze della Formazione Primaria

Mazzei Patrizia

Argomenti da svolgere nel presente modulo

Ambito conoscitivo, Epistemologia e Linguaggio specifico

della disciplina. Ruolo della disciplina nella società di oggi ed indicazioni per il curricolo nella formazione primaria.

La scelta degli obiettivi,della metodologia, degli strumenti. La verifica e la valutazione.

La formazione continua e l’aggiornamento disciplinare.

Esempi di itinerari didattici e di semplici esperienze di

laboratorio scientifico

Risultati su indagini diverse

Scarse le conoscenze scientifiche

Quasi assente l’educazione ambientale

Pochi gli studenti di discipline scientifiche

Percepiamo il mondo che ci circonda attraverso i cinque sensi:

VISTA

UDITO

TATTO

OLFATTO

GUSTO

ma…..

…..non ci basta ed allora cerchiamo di immaginare

e capire cosa ci sia al di là dei nostri sensi

Infatti sin dagli albori l’UOMO ha cercato di dare le risposte ai tanti perché

cercando di IMITARE LA NATURA producendo in laboratorio sostanze naturali e non

Attraverso l’istruzione si acquisiscono competenze che portano ad un comportamento educato

Attraverso la conoscenza della chimicasi acquisiscono competenze di decodifica e comprensione del nostro corpo e dell’ambiente che ci circonda quindi

uso corretto delle sostanze,

cura della nostra e altrui salute,

rispetto dell’ambiente naturale

cioè

Decodificare PER

Comprendere PER

Rispettare

Tutto ciò che ci circonda

QUINDI

ALLORA

Ma quando si fa Chimica?

quando manipolando sostanze macroscopiche(sistema di reagenti)

si realizzano eventi a livello microscopico(eventi nel mondo microscopico)

sostanze conoscenza

macroscopiche disciplinare (sistema di prodotti) (sistema di informazioni)

Luigi Cerruti “Bella e Potente La chimica del Novecento fra Scienze e Società”

Difficoltà della chimica

Mondo macroscopico facilmente accessibile

Mondo microscopico accessibile dalla fine del 1800

Quali modelli?

Corrente di pensiero

Colui che lo ha costruito

Tipologia

Correnti di pensiero

comportamentismo, cognitivismo,

connessionismo, associazionismo, strutturalismo

etc.

Colui che li ha costruiti

Piaget, Bloom, Gagné,

Guilford, Bruner, Skinner,

Vygotsky, Ausubel

etc.

 

Tipologia

Mastery Learning, Problem Solving,

Task Analysis etc

Alcuni dei modelli si collocano poi in una tipologia più ampia

Skinner nel comportamentismo, Piaget nel cognitivismo,

Bruner nello strutturalismo, Gagné nella Task Analysis

ecc.

I modelli organizzano teoricamente, ma partendo da dati sperimentali, una linea di pensiero articolata, a sua volta, in vari campi di competenza (come gli obiettivi, le procedure, le metodologie, le tecniche, le abilità, la valutazione ecc.), in modo che i modelli possano venire effettivamente ed efficacemente utilizzati nell'insegnamento

I modelli non sono perciò risultati accademici, scollegati dalla realtà, bensì schemi razionali che partono dalla realtà e vanno applicati e sperimentati concretamente: dalla loro sperimentazione si ottengono dati che possono anche invalidare il modello o portare ad un suo perfezionamento o adeguamento

HerronInsegnamento ed apprendimento

non sono sinonimi in quanto un docente può insegnare nel migliore dei modi senza che si verifichi alcun apprendimento

BrunerIl processo di apprendimento è bilaterale e la comunicazione è necessaria perché l’uno capisca la mente dell’altro.

Insegnando anche l’insegnante costruisce

Secondo il modello piagetiano, all'aumentare dell'età aumenta l'abilità dell'individuo a percepire, assimilare e sfruttare informazioni e dati: c'è perciò una complessità crescente nello sviluppo del processo di apprendimento; deve perciò esserci anche una gerarchia di livelli di comprensione

Stadi evolutivi dell’intelligenza

1. Intelligenza senso-motoria (0-2 anni)

2. Preoperazionale (2-7 anni)

3. Operazioni mentali concrete ( 7-11

anni)

4. Operazioni mentali formali (11-14

anni)

EriksonL’identità coinvolge l’intero arco di vita e si

evolve secondo otto stadi di sviluppo psicosociale.

Nei primi tre anni (che riguardano due fasi) si completa il compito di raggiungimento della autonomia; in età prescolare e scolare ci si definisce in base a ciò che si riesce ad immaginare e a produrre

Operazioni mentali concrete

Tutti quei ragionamenti che sono condotti su contenuti riferibili a elementi concreti e percettibili.

Esse sono richiamate e riutilizzate durante tutta l’esistenza per organizzare dati nuovi ed immediati

Più importanti operazioni mentali concrete utili per lo

studio delle scienzeSpazio (elementare)MisuraDurata e etàSpostamento e velocitàSostanza e pesoClasse e serieNumeroCasualitàRiconoscere una

trasformazionePensiero “reversibile”Tendenza all’estrapolazione

SommareSottrarreDividereClassificareSeriareUguagliareMettere in corrispondenza

Concezione atomisticaConservazione della materia in una trasformazione fisicaConservazione del volume

Operazioni mentali formali

Ragionare su semplici ipotesiIpotizzare situazioniPrincipio di proporzionalità (uguaglianza fra rapporti A/B = C/D)

Operazioni combinatorieCoordinate di due sistemi di riferimentoNozione di probabilitàNozione di correlazioneCompensazione moltiplicativa (se AB=CD allora A/C=D/B)

Capacità di separare variabili

Ophardt

Ritenere a memoria fatti e regole

Capire a livello elementare

Applicare le conoscenze applicandole a situazioni nuove

Operazioni concrete Operazioni formali

Analizzare gli argomenti suddividendoli in parti

Sintetizzare le varie parti in un quadro razionale

Valutare risultati e metodi

Argomenti accessibili e non accessibili a studenti concreti

Qualunque misura di routine

Misure di quantità non osservabili direttamente (es:densità)

Estrapolazioni dirette

(es: il fiammifero galleggia, quindi gli oggetti di legno galleggiano)

Estrapolazioni di 2° ordine (Es: il legno ed il gasolio bruciano essendo composti del C, tutti i composti del C bruciano)

Bilanciare le equazioni chimiche date le regole

Ricavare le regole del bilanciamento

Data la definizione di Molarità preparare una soluzione 1 M

Data la definizione di Molarità preparare una soluzione da una data

Concepire il PA come il peso di un certo n di atomi

Concepire il PA come un peso relativo ad uno standard

Concetto di acido come di una sostanza che fa variare la cartina al tornasole

Concetto di acido come donatore di protone o come accettore di doppietti di elettroni

Gli argomenti chimici presentano

sempre dei livelli formali elevati

Non dimentichiamo che

Sul piano affettivo inizia l'ingresso dell'individuo nella società, si tende a realizzare un programma di vita e di cooperazione sociale

Lo sviluppo cognitivo è un processo di adattamento all'ambiente sociale e fisico, perciò l'apprendimento nasce e l'intelligenza si sviluppa da una interazione attiva e continua con l'ambiente.

Occorre definire un limite superiore del livello del materiale che si può usare.

• Non è facile impostare un curricolo chimico, ma si dovrebbe prevedere un insegnamento con le ovvie differenziazioni legate al contesto.

• Gli schemi di età sono abbastanza instabili, a causa di fattori socio-economici, ambientali e scolastici: perciò il pieno conseguimento delle capacità intellettive formali può venire acquisito nei primi anni dell'università?

• E' poi difficile individuare esattamente i concetti che esigono operazioni concrete e formali, come pure valutare se effettivamente gli studenti abbiano conseguito o aumentato le loro capacità di ragionamento formale, che è uno degli obiettivi primari dell'insegnamento scientifico

Per dare una sequenza razionale degli obiettivi, si crea una "tassonomia", che gerarchizza gli obiettivi dal più semplice al più complesso (quella di Gagné ne è un chiaro esempio). A modelli diversi (o per uno stesso modello applicato a contesti culturali diversi) corrispondono, ovviamente, tassonomie diverse

Su quali nozioni di base?

nozione elementare di peso linguaggio simbolico

distanza esempio di inferenza

volume

B. S. Bloom (obiettivi dell’area cognitiva)

A1, conoscenza: capacità di richiamare teorie, leggi, esperimenti, nomenclatura, tecniche, ecc.

A2, comprensione: capacità di interpretare correttamente situazioni e fatti conosciuti

A3, applicazione: capacità di applicare le conoscenze a situazioni ed esperienze nuove e sconosciute

A4, analisi: capacità di suddividere un'informazione complessa in più parti e di trovare relazioni fra esse

A5, sintesi: capacità di coordinare molteplici informazioni organizzando le conoscenze acquisite

A6, valutazione: capacità di esaminare criticamente situazioni e fatti, di esprimere giudizi e di comunicarne il contenuto essenziale ad altri

Tassonomia di ShayerM.Shayer ha elaborato una tassonomia

semplificata, ricavata dalla teoria piagetiana, basata su tipi di ragionamento e di operatori formali, relativi alle attività scientifiche; in ordine gerarchico, dal più basso al più alto:

a) il concetto di conservazioneb) il concetto di proporzionalitàc) il concetto di equilibrio dei sistemid) le operazioni matematichee) il controllo delle variabilif) l'esclusione di variabili ininfluentig) il concetto di correlazioneh) le capacità di misura

J. C. Mathews (obiettivi specifici chimica)

A1, abilità di progettare uno schema appropriato per la soluzione di un problema pratico

A2, abilità di trattare e classificare informazioni, compresi risultati numerici, grafici, ecc.

A3, abilità di applicare cognizioni precedenti in situazioni nuove

A4, capacità di analizzare le informazioni dimostrando criterio e giudizio

A5, capacità di riportare e commentare argomenti inerenti la chimica elementare

A6, consapevolezza del ruolo che la chimica ha fra le altre discipline e nella società

Programmazione dell’interveto didattico

1. Incentivare la crescita intellettuale e la capacità di ragionamento dello studente

2. Fare acquisire i contenuti minimi

Gli obiettivi specifici

devono essere definiti in termini comportamentali, espressi cioè attraverso abilità dell'allievo;

devono essere pertinenti (riguardanti uno stadio significativo di apprendimento), conformi agli obiettivi generali, logici (senza contraddizioni interne), realizzabili (raggiungibili nei tempi e con i mezzi a disposizione), osservabili (attraverso una attività svolta), verificabili (i risultati non devono essere influenzati da conoscenze o abilità diverse da quelle valutate).

Esempi

Capacità di misura

Dissoluzione

Sugli elementi e la teoria particellare

Acidi e Basi

Capacità di misura2A, iniziale concreto - il soggetto è in grado di compiere misure

confrontando, ad esempio, dove inizia e dove finisce un oggetto, un viaggio, ecc. in termini di semplici numeri interi

2B, terminale concreto - il soggetto è in grado di capire il significato di diagrammi a barre, di istogrammi e l'idea di "media" come centro dell'istogramma. E' in grado di comprendere rappresentazioni grafiche di equazioni del primo ordine

3A, iniziale formale - il soggetto è in grado di interpretare relazioni grafiche di ordine superiore e di usare algoritmi nel risolvere problemi (ad esempio P1V1 = P2V2 per calcoli di pressioni gassose). E' in grado di interpretare relazioni fra variabili in un grafico (ad esempio in un grafico distanza/tempo si renderà conto che una sezione verticale significa "distanza ad un certo istante").

3B, terminale formale - il soggetto è in grado di interpretare relazioni grafiche di ordine superiore in termini di "velocità" (tangenti in diversi punti o intercette istantanee). E' in grado di concettualizzare relazioni fra variabili (ad esempio nella relazione V = abc, se a aumenta, a V costante, b e/o c devono diminuire proporzionalmente).

Da questo esame si può dedurre lo stadio cognitivo richiesto per comprendere concetti e problemi chimici; per Shayer i concetti di mole e di spostamento di un equilibrio esigono il livello 3B: occorre infatti ragionare in termini di relazioni dirette o inverse fra rapporti di variabili.

Dissoluzione

2A (iniziale concreto) - il sale o lo zucchero "si sciolgono" in acqua; la massa (implica l'idea di quantità) si conserva, non il volume; (a livello preoperazionale, livello1, il soluto "scompare" semplicemente)

2B (terminale concreto) - il processo è reversibile3A (iniziale formale) - le particelle si mescolano

conservando la loro identità; ognuna conserva massa e proprietà chimiche

3B (terminale formale) - la saturazione coinvolge una situazione di equilibrio con velocità di precipitazione = velocità di dissoluzione

Sugli elementi e la teoria particellare

2A (iniziale concreto) - si affrontano semplici metodi empirici di purificazione; è ancora impossibile il concetto di "elemento"

2B (terminale concreto) - si adottano metodi di purificazione e di ottenimento di sostanze "pure"; elemento = sostanza non separabile in altre più semplici; le proprietà degli elementi sono classificabili in "famiglie di elementi"

3A (iniziale formale) - gli atomi hanno una "struttura"; ci sono atomi uguali e atomi diversi; un elemento è costituito dagli stessi atomi (nozione di "purezza"); la "purezza" dipende dall'uso che si fa di una sostanza; Tavola periodica = insieme di "famiglie"

3B (terminale formale) - misure e limiti di purezza; consapevolezza che esistono relazioni tra fatti sperimentali e modelli atomici; esperimento dello "strato sottile" per determinare l'ordine di grandezza delle molecole di acidi grassi; Tavola periodica = struttura classificatoria complessa che lega proprietà di elementi e composti con le strutture atomiche; ipotesi di Avogadro e sue applicazioni sui gas

Nel programmare la trattazione didattica di singoli argomenti è molto utile anche seguire il metodo della "gerarchia di apprendimento" di Gagné: in essa vengono individuati un obiettivo finale, i sotto-obiettivi e i requisiti disciplinari necessari al raggiungimento di ogni singolo nodo concettuale; ogni nodo di apprendimento può essere conseguito solo se sono conseguiti tutti quelli gerarchicamente sottostanti.Di tutti i nodi deve essere possibile verificare l'acquisizione non tanto in termini verbali quanto operativi (secondo il principio che "sapere qualcosa" significa "saper fare" qualcosa).

Un caso molto interessante di utilizzo di questo metodo è quello di un approccio "olistico" o "sistemico" a temi di carattere interdisciplinare; in generale ogni problema reale è per sua natura interdisciplinare. In questi casi è necessario operare in modo "trasversale" su alberi disciplinari diversi. Dopo aver costruito le gerarchie per le singole discipline coinvolte nella trattazione del tema, vengono selezionati i contributi (obiettivi) delle discipline necessari per affrontare il problema specifico; questi vengono poi riaggregati in funzione della soluzione, costruendo una nuova gerarchia in cui compaiono, sempre in sequenza, gli obiettivi selezionati. Un esempio concreto di ciò verrà presentato successivamente.

Problemi didatticiPARTENZA

SITUAZIONE STORICA DELLA DISCIPLINA

CONDIZIONI SOGGETTIVE E CIRCOSTANZIALI DEI DISCENTI

ARRIVO

FORMAZIONE DELLO SPIRITO SCIENTIFICO(ATTEGGIAMENTO PROBLEMATICO E DISPOSIZIONE AL DISCORSO RIGOROSO)

ACQUISIZIONE DI UNA PROSPETTIVAINTERDISCIPLINARE(SUPERAMENTO DELLO SPECIALISMOANGUSTO)