Società Chimica Italiana
Divisione Didattica
Per la definizione di un curricolo di Educazione Scientifica generale e, in particolare, di Chimica
Eleonora Aquilini, Carlo Fiorentini, M.Vittoria Massidda, Fabio Olmi (Coordinatore), Pierluigi Riani. (Commissione curricoli SCI/DD - ciclo dell’obbligo)
Premessa
Il titolo di questa proposta suggerisce che in una parte del curricolo verticale, e precisamente a livello di scuola di base, la Chimica, come le altre scienze sperimentali, si presenterà con un approccio che, tenendo conto dello sviluppo cognitivo degli allievi, non assumerà la veste di un apprendimento disciplinare "specialistico", ma contribuirà con le altre scienze di base alla formazione di primo livello di "Scienza generale" propria dell’ambito scientifico all’interno dell’area matematico-scientifica.
Le coordinate alle quali ci siamo riferiti nella stesura di questa proposta di curricolo possono essere così sintetizzate:
- l’insegnamento/apprendimento (i/a) delle scienze sperimentali e in particolare della Chimica deve costituire parte integrante della formazione culturale di base di tutti gli allievi e di quella specifica di indirizzo;
- la proposta deve estendersi a tutti i livelli della scuola preuniversitaria nell’ottica di un curricolo verticale armonico fondato sull’essenzialità delle scelte proposte e sulla flessibilità dei percorsi didattici che l’insegnante sarà chiamato a progettare;
- per favorire il lavoro di integrazione e/o coordinamento tra le discipline dell’Area scientifica ai livelli scolari più bassi (scuola di base e biennio dell’obbligo della scuola secondaria), la proposta deve rendere espliciti sia i contributi essenziali e specifici della chimica alla formazione generale, sia quelli relativi alle competenze-obiettivo trasversali e anche i legami che si possono intessere con le altre discipline relativi a molti ambiti del proprio sviluppo;
In questa proposta si fa riferimento in primo luogo all’ampia ricerca didattica e sperimentazione sul campo compiuta in questi ultimi 25 anni all’interno della Società Chimica Italiana / Divisione Didattica e successivamente alla riflessione maturata in seno al Forum delle Associazioni e all’Associazione "Progetto per la scuola ", che ha portato alla messa a punto e alla condivisione di un lessico comune di base per la formulazione dei curricoli nazionali e ha messo in luce l’esigenza di formulare le proposte a partire dai nuclei fondanti delle discipline, centrando il processo educativo sulle competenze da far acquisire agli allievi ai diversi livelli scolari.
1. Finalità formative delle scienze e in particolare della chimica
Le finalità dello studio della Chimica e delle altre scienze sperimentali sono quelle di fornire specifiche chiavi di lettura sia della realtà naturale, sia di quella realizzata dall’uomo e di contribuire insieme allo sviluppo di capacità di analisi, di sintesi e di astrazione degli allievi attraverso un approccio costantemente problematico e fondato su una forte componente sperimentale. La Chimica, in particolare, possiede un suo specifico modo di interrogare il mondo della materia attraverso lo studio della natura e delle proprietà delle sostanze, e delle trasformazioni alle quali queste possono dar luogo.
La proposta si articola in tre parti: la prima, riferita alla scuola di base (6-13 anni), Educazione Scientifica generale, nella quale saranno presenti contributi riferibili alle diverse scienze sperimentali, tra le quali la chimica; la seconda, riferita al biennio dell’obbligo della scuola secondaria (14-15 anni), articolata in due ambiti tra loro coordinati, ciascuno caratterizzato da più circoscritte integrazioni , "Scienze chimiche e fisiche" e "Scienze della vita e della Terra"; la terza, relativa all’i/a della Chimica come disciplina autonoma nei trienni (16-18 anni), variamente articolata a seconda dell’ indirizzo. In particolare, con riferimento ai diversi livelli scolari, vengono proposte le seguenti finalità:
Scuola di base (6-13 anni)
Le finalità dell’ "Educazione Scientifica generale" a livello di scuola di base possono essere essenzialmente le seguenti:
- far acquisire la capacità di collegare il fare con il pensare (razionalizzazione dell’esperienza, concettualizzazione), il pensare con il fare (capacità di progettare e realizzare un progetto);
- contribuire in modo determinante allo sviluppo di competenze trasversali di tipo osservativo-logico-linguistico;
- far comprendere come la maggior parte dei fenomeni che osserviamo tutti i giorni sono riconducibili a trasformazioni della materia;
- far acquisire la consapevolezza del fatto che lo studio della materia e delle sue trasformazioni può portare grandi vantaggi all’umanità nei più diversi campi (lotta alle malattie, uso consapevole dell’energia, produzione e conservazione degli alimenti...) e può offrire strumenti in grado di rimediare, in molti casi, ai danni che l’uomo produce nella natura.
Scuola secondaria - Biennio dell’obbligo (14-15 anni)
Le finalità specifiche dell’i/a della chimica nel biennio secondario dell’obbligo sono essenzialmente le seguenti:
- far acquisire la consapevolezza che la conoscenza della natura (composizione) e di gran parte delle caratteristiche delle sostanze sono oggetto di studio della chimica;
- far comprendere che gran parte dei fenomeni macroscopici consiste in trasformazioni chimiche (reazioni di sintesi e di analisi permettono di ottenere una enorme quantità di composti impiegati nella nostra vita quotidiana; gran parte dell’energia che sfruttiamo nelle nostre attività quotidiane trae origine da trasformazioni chimiche....);
- far acquisire i concetti essenziali e sperimentare i procedimenti più semplici che stanno alla base degli aspetti chimici delle trasformazioni naturali o prodotte artificialmente dall’uomo;
- far acquisire che struttura e trasformazioni delle sostanze sono interpretabili mediante modelli che fanno riferimento alla natura e al comportamento di molecole e atomi;
- far comprendere il fatto che la scienza, nonostante il suo carattere di "verità provvisoria", costituisce comunque lo strumento fondamentale che l’uomo ha a disposizione per la conoscenza del mondo fisico
-far acquisire gli aspetti storico-epistemologici propri dei principali nodi concettuali del pensiero chimico
Scuola secondaria - Trienni di indirizzo (16-18 anni)
L’ insegnamento/apprendimento della chimica a livello di triennio promuove e sviluppa:
- il potenziamento delle capacità logiche, realizzative e linguistiche fondandosi su una stretta correlazione tra il pensare e il fare;
- la crescita culturale attraverso lo studio dell’apporto della scienza e delle tecnologie chimiche all’evoluzione delle conoscenze umane e allo sviluppo della società moderna;
- l’acquisizione di specifici strumenti di interpretazione e di orientamento nelle scelte che impone la realtà quotidiana e il mondo circostante
A questo livello vanno ulteriormente sviluppati gli aspetti relativi al carattere di "verità provvisoria" della scienza e quelli relativi all’ambito storico epistemologico
2. Analisi disciplinare e competenze
2.1 Nuclei fondanti per l’apprendimento
Quando parliamo di nuclei fondanti intendiamo riferirci alla definizione condivisa all’interno del Forum delle Associazioni e cioè "per nuclei fondanti si intendono quei concetti fondamentali che ricorrono in vari punti dello sviluppo di una disciplina e hanno perciò valore strutturante e generativo di conoscenze. I nuclei fondanti sono concetti, nodi epistemologici e metodologici che strutturano una disciplina."
La identificazione dei nuclei fondanti della chimica rappresenta un compito delicato e tuttora in fase di discussione. Con la prudenza che è necessaria quando ancora non si riscontra un parere totalmente condiviso da parte della comunità dei chimici, si riportano di seguito a titolo provvisorio i nuclei fondanti dell’apprendimento su cui si registra il più ampio consenso:
- natura dei corpi materiali
- trasformazioni della materia
- massa e trasformazioni della materia
- composizione delle sostanze
- atomi e molecole
- relazione tra proprietà delle sostanze e struttura delle molecole
-energia e trasformazioni
-tempo e trasformazioni
Questi nuclei fondanti dell’apprendimento verranno affrontati gradualmente nello sviluppo del curricolo verticale e avranno varie articolazioni a seconda dei diversi livelli scolari: solo a livello terminale della scuola secondaria tali nuclei rappresentano compiutamente quanto è significativo e proponibile della Chimica nell’ambito dell’intero curricolo.
2.2 Competenze da acquisire ai diversi livelli scolari
Come per i nuclei fondanti, anche per il concetto di competenza ci riferiamo alla definizione condivisa all’interno del Forum delle Associazioni e cioè "per competenza in ambito scolastico si intende ciò che, in un contesto dato, si sa fare (abilità) sulla base di un sapere (conoscenze) per raggiungere l’obiettivo atteso e produrre conoscenza; è quindi la disposizione a scegliere, utilizzare e padroneggiare le conoscenze, capacità e abilità idonee, in un contesto determinato per impostare e/o risolvere un problema dato". Esaminiamo le competenze che dovrebbero essere apprese ai diversi livelli scolari.
Competenze da acquisire al termine della scuola di base
La proposta di articolazione dei contributi riferibili alla chimica all’interno della formazione scientifica generale prevede che gli allievi al termine della Scuola di base abbiano conseguito competenze quali:
- competenze comunicative: saper descrivere in modo adeguato un oggetto o un processo utilizzando in modo efficace e con un registro scientifico adeguato all’età il linguaggio verbale, orale e scritto e il linguaggio grafico, sia per la realizzazione di disegni, sia per la costruzione e l’interpretazione di grafici e tabelle;
- competenze operative: saper compiere operazioni di laboratorio con apparecchiature che richiedano un livello di abilità manuali adeguato all’età (filtrazione, decantazione, travaso di liquidi,..); saper effettuare misurazioni di grandezze comuni usando gli strumenti opportuni correttamente;
- competenze conoscitive: aver conoscenza del significato dei termini principali del lessico scientifico, e chimico in particolare, in relazione al contesto di esperienza; avere una prima idea dell’incertezza delle misure;
- competenze metodologiche: essere in grado di identificare analogie, somiglianze e differenze sia in riferimento a corpi materiali che a fenomeni; essere in grado di classificare secondo criteri concordati corpi e fenomeni; essere in grado di fornire un primo livello di spiegazione di alcuni fenomeni identificando in particolare i rapporti di causa-effetto;
- atteggiamenti: saper affrontare il lavoro richiesto nell’ambito scientifico senzxa pregiudizi o preconcetti e interagire positivamente con gli altri, in primo luogo i compagni, specialmente nel comune lavoro di gruppo.
Tali competenze, non sempre distinguibili tra livello generale e trasversale e livello specifico, comportano l’acquisizione, ad esempio, delle seguenti conoscenze, abilità e atteggiamenti:
Conoscenze
- possedere gli elementi di base (tipi di analogie e differenze significative) per classificare materiali
- possedere il concetto di miscela eterogenea ed omogenea
- possedere il concetto operativo di acidità e basicità
- conoscere i vari stati fisici e i relativi passaggi di stato
- possedere il concetto di grandezza e di misura
- ……
Abilità
-possedere abilità di osservare e descrivere materiali e fenomeni diversi
-saper classificare sulla base di semplici criteri materiali dati
-saper effettuare misure di lunghezze, superfici, volumi, pesi , temperature, e tempi
-.......
Consapevolezze e atteggiamenti
-avere disponibilità ad apprendere
-disposizione al lavoro collaborativo in gruppo
- confrontarsi in modo costruttivo con gli altri compagni e con l’insegnante
- ......
Il box che segue illustra un esempio di articolazione di una competenza.
Box 1 – Esempio di descrittori degli elementi costitutivi di una competenza relativa al concetto di trasformazioni della materia alla fine della Scuola di base
| LIVELLO DI BASE (*) Competenza relativa al Concetto di trasformazioni della materia (in particolare passaggi di stato): l’allievo, attraverso l’attenta osservazione fenomenologica, sa fornire una prima interpretazione macroscopica di alcune trasformazioni (passaggi di stato) ed è consapevole della loro grande importanza ________________________ (*) Costituisce il livello a cui dovrebbero giungere gli allievi alla fine del ciclo della Scuola di base. Quando la competenza si riferisce alla fine deòl biennio dell’obbligo si parlerà di livello di autonomia; alla fine del Triennio di indirizzo di livello di padronanza. |
Descrittori di conoscenze (l’allievo): - conosce il significato di trasformazioni della materia - sa che in un passaggio di stato si ha conservazione del peso - sa che un passaggio di stato è reversibile - sa che durante la fusione e la solidificazione di alcuni materiali la temperatura resta costante ..... Descrittori di abilità: - sa fornire e descrivere alcuni esempi di passaggi di stato tratti dalla vita quotidiana - è in grado di mostrare la costanza del peso in alcuni esempi di passaggi di stato .... Descrittori di consapevolezze e atteggiamenti: - èconsapevole della grande rilevanza del ciclo dell’acqua in natura - si rende conto dell’importanza che strumenti e apparecchiature hanno acquisito nello sviluppo della conoscenza scientifica ..........
_______________________ Strumenti di verifica Premesso che a livello di scuola di base la verifica deve costituire un processo continuativo, sia per le verifiche in itinere (che a livello di scuola di base sono particolarmente importanti e strettamente interconnesse con lo sviluppo del processo educativo), sia per le verifiche finali, si suggerisce di impiegare strumenti diversi quali, ad esempio, saper rappresentare fenomeni scientifici, in particolare i passaggi di stato, attraverso varie modalità: descrizione verbale (orale e scritta), disegno, rappresentazione grafica, schemi... |
Competenze da acquisire al termine del biennio dell’obbligo della scuola secondaria.
La presente proposta prevede che al termine del biennio di fine obbligo gli allievi debbano mostrare di aver acquisito competenze diverse generali (trasversali) e specifiche (disciplinari). In particolare, alle competenze trasversali, comuni ad altre discipline, soprattutto a quelle dell’area scientifica, di tipo operativo, comunicativo e metacognitivo, l’i/a della chimica al biennio contribuisce con un proprio apporto molto significativo. Al termine dell’obbligo gli allievi dovranno mostrare di aver acquisito:
- competenze comunicative: saper utilizzare, con riferimento all’ambito chimico, in modo efficace e chiaro, i comuni strumenti della comunicazione orale, scritta e, almeno ad un primo livello, quelli della comunicazione multimediale; saper leggere, interpretare e, in alcuni casi costruire, schemi, grafici e tabelle;
- competenze metacognitive: aver acquisito e saper usare gli strumenti di base (abilità di studio) necessari per imparare ad imparare;
- competenze operative: saper usare correttamente un certo numero di strumenti di misura ed esprimere correttamente le misure delle grandezze in esse coinvolte; saper utilizzare apparecchi e attrezzature rispettando le indispensabili norme di sicurezza; saper affrontare e risolvere adeguati problemi sia di tipo pratico sia di tipo teorico;
- atteggiamenti: porsi davanti a fatti nuovi, situazioni inusuali e inaspettate con atteggiamento esplorativo, privo di pregiudizi; mostrare rispetto per il mondo che ci circonda, anche attraverso gli atti della vita quotidiana, consapevoli che appartiene oltre che a noi alle generazioni future.
L’apprendimento della chimica, poi, permette l’acquisizione di importanti competenze specifiche, sia per la vita quotidiana che per la formazione culturale generale; al termine dell’obbligo infatti gli allievi devono mostrare di aver acquisito:
- competenze conoscitive: mostrare sicura conoscenza di termini, simboli, formule comuni, nomenclatura di base..., di modelli, leggi, teorie..., del loro corretto significato e dell’ambito del loro impiego con riferimento al livello e alle aree di esperienza . Queste risultano indispensabili per un corretto uso delle sostanze di impiego quotidiano nell’alimentazione, nell’igiene personale, negli svaghi, ecc.;
- competenze metodologiche: mostrare capacità di utilizzare abilità di problematizzazione, di formulazione di ipotesi, di osservazione e descrizione dell’andamento di fenomeni chimici, di analisi dei dati nell’ambito della realizzazione delle esperienze chimiche quantitative, di analisi delle variabili in gioco e della loro possibile separazione, di controllo delle ipotesi formulate; collegare le problematiche studiate con le loro eventuali implicazioni nella realtà quotidiana.
Per comprendere come a una di queste competenze sia sottesa l’acquisizione di conoscenze e abilità facciamo un esempio che chiarisce, tra l’altro, cosa significa a questo livello aver acquisito competenze sulle trasformazioni della materia:
Box 2 – Esempio di descrittori e strumenti di verifica della competenza relativa al concetto di trasformazione della materia a livello di fine biennio dell’obbligo della scuola secondaria
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LIVELLO DI AUTONOMIA Competenza relativa al concetto di trasformazioni della materia, in particolare di reazione: l’ allievo alla fine del biennio possiede un criterio per distinguere trasformazioni fisiche e chimiche, sa eseguire alcune reazioni e conosce e sa determinare variabili e invarianti nelle reazioni. E’ consapevole della grande importanza delle reazioni e, quando ha a che fare con esse o interviene su di esse, lo fa nel rispetto di note norme di sicurezza.
|
Descrittori di conoscenze (l’allievo): - conosce il significato di trasformazione della materia attraverso la raccolta di informazioni e il confronto dei risultati di alcune esperienze di laboratorio; - conosce almeno un criterio per individuare l’uguaglianza o la diversità delle sostanze prima e dopo una trasformazione; -sa che le reazioni comportano una modifica nella natura delle sostanze. …….. Descrittori di abilità - sa fornire e descrivere almeno 5 esempi di trasformazioni della materia tratte dalla vita quotidiana; - sa applicare un criterio condiviso di distinzione tra trasformazioni fisiche e chimiche; -sa determinare la massa prima e dopo una trasformazione traendone conseguenze coerenti; …….. Descrittori di consapevolezze e atteggiamenti - è consapevole della grande importanza che hanno le reazioni in ogni campo della vita e nelle applicazioni tecnologiche realizzate dall’uomo; - è consapevole della necessità di rispettare le opportune norme di sicurezza durante l’effettuazione di reazioni. ……..
Strumenti di verifica Comportano l’uso di un insieme diversificato di prove; nel caso della competenza in esame si possono effettuare: - studio sperimentale di almeno un cambiamento di stato e una reazione chimica, con relativo rapporto scritto; -costruzione di un grafico a partire da una serie di misure di T e t, tenendo conto correttamente delle incertezze di misura - prova semistrutturata con quesiti di tipo qualitativo, richieste di interpretazione delle varie parti di curve relative a cambiamenti di stato ed esercizi quantitativi su sintesi ed analisi del tipo sperimentato - saggio breve relativo ad alcune letture fatte (o al commento di un brano dato) sull’importanza e i pericoli connessi all’uso quotidiano di numerosissime reazioni di combustione |
Competenze al termine del triennio di indirizzo
La presente proposta, le cui competenze fanno riferimento ad un insegnamento della chimica che copra nel triennio almeno un corso biennale, prevede che al termine del triennio di indirizzo generale gli allievi debbano mostrare di aver acquisito competenze quali:
- competenze conoscitive: saper passare agevolmente dall’approccio macroscopico alle sostanze a quello submicroscopico delle loro molecole; mostrare di conoscere il significato corretto dei termini incontrati nello studio della disciplina nel corso dell’intero triennio; saper collegare proprietà e struttura delle molecole nell’affrontare problemi o quesiti ad esse relative; conoscere le variabili che influenzano l’andamento di equilibri acido/base e redox; conoscere le principali norme di sicurezza con cui devono essere manipolate le sostanze, con particolare riferimento a quelle più usate nei comuni laboratori;
- competenze metodologiche: saper affrontare e risolvere problemi relativi agli aspetti quantitativi tipici delle reazioni acido/base e redox e quelli relativi alla previsione della geometria di semplici molecole facendo uso almeno della teoria VSEPR;
- atteggiamenti: essere consapevole dell’esigenza che nel lavoro sperimentale in Chimica devono essere rispettate precise norme di sicurezza nei propri confronti, verso gli altri e per l’ambiente; mostrare un atteggiamento aperto verso le nuove conoscenze, consapevole che l’imparare è un processo continuo.
Riportiamo di seguito, a titolo di esempio, l’articolazione della competenze relative al concetto di reazione (trasformazione chimica della materia):
Box 3 – Esempio di descrittori e strumenti di verifica della competenza relativa al concetto di trasformazioni della materia, in particolare di reazioni (chimiche) a fine triennio di indirizzo
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LIVELLO DI PADRONANZA Competenze relative al concetto di trasformazioni della materia, in particolare di reazione: L’allievo al termine del triennio: 1) E’ in grado di prevedere la fattibilità di alcune reazioni (equilibri) redox e acido/base, le sa eseguire calcolando la quantità di reagenti necessari espresse in certe concentrazioni (M e N) e la quantità teorica di prodotti che da queste si possono ottenere 2) Sa valutare gli aspetti cinetici e termodinamici essenziali delle reazioni 3) E’ consapevole dell’importanza che le reazioni assumono sia nel rapporto vita/ambiente che uomo/tecnologia |
Descrittori di conoscenze (l’allievo): - conosce il concetto di equilibrio chimico e come si può modificare agendo su opportune variabili - conosce il concetto di pH e le teorie di Arrhenius, Bronsted-Lowry e Lewis sugli acidi e basi - conosce il concetto di equilibrio redox e come si determinano i potenziali standard di elettrodo - conosce il concetto di pila e di cella elettrolitica - conosce le leggi di Faraday - possiede il concetto di velocità di reazione e conosce i fattori che la possono influenzare - conosce il concetto di catalizzatore e come può avvenire la catalisi, in particolare quella enzimatica - conosce il primo e secondo principio della termodinamica e le loro applicazioni allo studio delle reazioni -...... Descrittori di abilità: - sa bilanciare reazioni acido/base e redox - sa eseguire calcoli stechiometrici sulle reazioni - sa preparare soluzioni a titolo noto - sa titolare alcuni acidi o basi o sostanze redox facendo ricorso ad alcuni indicatori - sa impiegare i potenziali standard di elettrodo per prevedere i prodotti di una reazione redox - sa realizzare alcune semplici pile Daniell - sa utilizzare le leggi di Faraday per i calcoli relativi alle elettrolisi ... Descrittori di consapevolezze (esempi) - E’ consapevole della importanza essenziale che riveste la chimica nell’ offrirci strumenti di studio, di previsione e di intervento su fondamentali equilibri di reazione, sia acido base che redox, che stanno alla base della nostra vita, dei rapporti con l’ambiente e di innumerevoli applicazioni tecnologiche. Strumenti di verifica -Esecuzione di almeno una titolazione acido/base e redox con relativo rapporto -Relazione sullo studio sperimentale di almeno due equilibri ( uno acido/base e uno redox) -Risoluzione di problemi quantitativi sulle reazioni -Prova semistrutturata sui vari aspetti teorici di acidi e basi e di pile e celle elettrolitiche e sugli aspetti cinetici e termodinamici delle reazioni -Saggio breve relativo ad alcune letture assegnate e discusse sui rapporti vita/uomo/ambiente e uomo/tecnologie chimiche |
3. Definizione dei curricoli
Nel proporre i nodi concettuali e i contenuti essenziali dell’insegnamento/apprendimento ( mai disgiunti dai metodi!) ci siamo attenuti ai seguenti criteri- di selezione (essi hanno una diversa importanza in relazione ai vari livelli scolari cui si riferiscono):
- rilevanza sul piano della costruzione del pensiero
- rilevanza sul piano generale della conoscenza (valenza culturale)
- importanza sul piano della vita quotidiana;
- rilevanza sul piano sociale e su quello dello sviluppo della moderna società tecnologica
- rilevanza in relazione al sapere di altre discipline.
Premesso questo, lo sviluppo dell’autonomo curricolo disciplinare da parte del docente, proprio per garantire la necessaria flessibilità al curricolo generale, dovrà affrontare certi contenuti essenziali. Sarà pertanto necessario, nell’indicare la scansione del curricolo di area, di ambito o disciplinare, rendere espliciti per tutti i nodi concettuali e i contenuti essenziali che è necessario siano presenti in qualsiasi percorso didattico, almeno a livello di base e a livello di biennio di orientamento (chimica per tutti).
Con la tabella che segue si fornisce una chiara leggibilità di come uno stesso nucleo fondante può generare nodi concettuali e contenuti essenziali caratteristici e adeguati sotto il profilo psico-pedagogico ai diversi livelli scolari (coordinata orizzontale) e si chiarisce anche come si possono sviluppare le grosse maglie di un curricolo relativo ad un determinato livello scolare (coordinata verticale): la seconda colonna fornisce un possibile sviluppo del curricolo per la scuola di base attraverso l’esplicitazione dei nodi concettuali e dei contenuti essenziali, la terza colonna lo fornisce per il biennio di fine d’obbligo, la quarta per il triennio di indirizzo.
Nuclei fondanti |
Nodi concettuali e/o contenuti essenziali |
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dell’apprendimento |
Scuola di base (6-13 anni) |
Biennio di fine obbligo scolastico (14-15 anni) |
Triennio di indirizzo (16-18 anni) |
| Natura dei corpi materiali | Materiali: proprietà e possibili classificazioni; stato fisico; miscele omogenee ed eterogenee e separazione dei loro componenti; alcune proprietà chimiche fondamentali quali acidità e basicità a livello fenomenologico; il pH come scala di comparazione. | Dalle miscele alle sostanze "pure";
trasformazioni fisiche, in particolare passaggi di stato; proprietà caratteristiche delle sostanze. |
Qualsiasi corpo materiale è un aggregato di sostanze caratterizzate ciascuna da specifiche proprietà chimiche e fisiche; i corpi materiali si presentano in natura sotto tre stati fisici diversi: aeriforme, liquido o solido che possono essere interpreti mediante il modello particellare. |
| Trasformazio ni della materia |
Passaggi di stato fisico; loro decorso nel tempo; temperatura di fusione e di ebollizione; t.f. come invariante per alcuni materiali; formazione di miscele eterogenee e omogenee; indizi sperimentali per identificare una trasformazione chimica. | Se le sostanze interagiscono tra loro possono dar luogo a reazioni formando sostanze diverse da quelle di partenza: la natura delle sostanze è una variabile delle reazioni; dai composti agli elementi (analisi) e dagli elementi ai composti (sintesi); leggi ponderali della chimica. | Tipi essenziali di reazioni: acido/base (si possono interpretare con la mobilità di protoni), ossido-riduzione ( redox: si possono interpretare con la mobilità di elettroni); il concetto di equilibrio chimico; natura dinamica di tutti i processi di equilibrio, reazione diretta e inversa. |
| Massa e trasformazioni della materia | Il concetto di peso (*) e di volume dei corpi; loro comportamento (invariante/variabile) in alcune trasformazioni; misura di pesi e volumi; concetto di peso specifico. | La misura della massa prima e dopo una
trasformazione ci dice che questa è un’invariante nelle trasformazioni stesse; massa delle sostanze coinvolte nelle reazioni e composizione definita. |
Aspetti quantitativi delle reazioni; Rappresentazione delle reazioni con equazioni bilanciate (incluse le reazioni tra specie ioniche); il concetto di mole e la stechiometria delle reazioni. |
|
Composizione delle sostanze |
Le sostanze "pure" esistono sotto forma di elementi oppure di composti; i composti a loro volta sono costituiti da elementi e hanno composizione definita. |
Le sostanze sono costituite da insiemi di particelle rappresentative tra loro uguali (insiemi di molecole, oppure di atomi oppure di specie ioniche); i composti formati da carbonio con pochi altri elementi (essenzialmente H,O,N) costituiscono la chimica organica; classi fondamentali delle sostanze organiche e loro caratteristiche essenziali; biomolecole. |
|
| Atomi e molecole | (Nota: l’introduzione di un modello particellare, limitato a particelle senza strutturazione atomica, è ammissibile solo in presenza di adeguato spazio temporale ed esclusivamente col fine di tenere sotto controllo il modello mentale che l’allievo si forma in conseguenza di input esterni). | Teoria atomico-molecolare di Dalton-Cannizzaro; ad ogni sostanza corrisponde una formula molecolare unica e caratteristica: ad essa si perviene attraverso la valenza degli atomi, loro proprietà costitutiva; le fondamentali classi di sostanze inorganiche. | Elementi e composti sono formati da atomi e molecole; l’atomo ha una sua struttura interna costituita da elettroni, protoni e neutroni; modelli e teorie della struttura atomica; ciascun atomo è caratterizzato da un numero atomico; esistono diverse specie atomiche di uno stesso elemento con ugual numero atomico ma diversa massa atomica (isotopi); il criterio di ordinamento degli atomi nella tavola periodica secondo il n.a.; i modi di combinazione di ciascun atomo per formare le molecole sono determinati dalla struttura elettronica dell’atomo stesso: gli atomi danno luogo a molecole formando tra loro legami chimici; le molecole possono dar luogo a legami intermolecolari |
| Relazione tra proprietà delle sostanze e struttura delle molecole | La struttura molecolare è
determinata dalle interazioni tra atomi adiacenti e non adiacenti. La formula molecolare
definisce le relazioni di adiacenza tra gli atomi; le proprietà di una
sostanza, in primo luogo la reattività, sono legate alla distribuzione elettronica e alla |
||
| Energia e trasformazioni | Scambi di calore in alcune trasformazioni; constatazione che determinati materiali (combustibili, alimenti) possono produrre calore. |
Le reazioni coinvolgono sempre scambi di energia con l’ambiente; è possibile seguire il trasferimento di energia nelle reazioni e utilizzarlo a scopi produttivi nella vita quotidiana. | Le sostanze possiedono una propria energia;
durante le reazioni l’energia si trasferisce sotto forma di lavoro e/o ( nella
maggior parte dei casi) di calore, entalpia; conservazione dell’energia; è possibile prevedere i processi spontanei e sapere da quali fattori dipende il governo delle trasformazioni chimiche; entropia, energia libera; il ruolo dell’energia per determinare il punto di equilibrio |
| Tempo e trasformazioni | In riferimento a semplici esempi di reazioni acido/base, è possibile individuare alcuni fattori da cui dipende la velocità di reazione; influenza del tempo sulla natura dei corpi materiali | Le reazioni decorrono con diverse velocità; studio sperimentale di alcuni fattori da cui dipende la velocità di reazione | Si può misurare la velocità di reazione e l’energia di reazione, individuare la coordinata di reazione e influire sulla velocità di reazione cambiando alcune variabili; si può far riferimento almeno alla teoria delle collisioni; energia di attivazione, catalisi e catalizzatori; importanza pratica delle reazioni che avvengono a velocità controllata nei processi vitali, nell’ambiente e nell’industria. |
E’ evidente che molti dei nodi concettuali e/o contenuti essenziali riportati hanno stretti legami con altre discipline dell’area scientifica e soprattutto con la Fisica.
La scansione del curricolo verticale, poi, deve tener conto almeno di due vincoli: da un lato l’esigenza dettata dall’autonomia didattica di assegnare al docente il compito della progettazione curricolare in tutti i suoi dettagli, dall’altra la necessità di fornire ai docenti, soprattutto nell’attuale situazione, alcune indispensabili indicazioni da tenere ben presenti nella propria autonoma progettazione. Una possibile articolazione, con riferimento al biennio di fine obbligo della secondaria, fermi restando nuclei fondanti e competenze, potrebbe essere del tipo seguente:
_______________________________________________________________________________________________
| Nuclei fondanti | Competenze (C.) | Nodi concettuali o contenuti/metodologie essenziali | Legami con altre Discipline |
| Natura dei corpi materiali | C. relative al concetto di sostanza "pura", dei metodi di separazione di miscele e dei concetti di elemento e composto (da articolare da parte del docente) | - Gli "oggetti" di studio: corpi
materiali e fenomeni - Corpi materiali e sostanze - Miscele e metodi di separazione - Sostanze "pure" - Misura di grandezze - Grandezze caratteristiche |
Fisica
Fisica e Biologia Biologia e Scienze della Terra Fisica, Biologia, Sc. della Terra Fisica |
| Trasformazioni della materia |
C. relative alle trasformazioni e, in
particolare, alle reazioni. C. relative ai criteri di distinzione delle reazioni (da articolare….) |
- Concetto di trasformazione della materia - Concetto di reazione - Criteri di distinzione tra trasformazioni - Sintesi e analisi - Leggi ponderali della chimica |
Fisica
Fisica, Biologia |
| Massa e trasformazioni | C. relative allo studio della massa in vari
tipi di trsformazioni fisiche e chimiche; C. relative a variabili e invarianti nelle reazioni ( da articolare….) |
- Variabili e invarianti nei fenomeni, in
particolare nelle reazioni; - La massa come invariante nelle trasformazioni (livello macro) |
Fisica, Biologia |
| Composizione delle sostanze |
C. relative alla costituzione di elementi e
composti ( da articolare….) |
-Le sostanze "pure" si distinguono in elementi e composti -i composti hanno una composizione definita |
|
| Atomi e molecole | C. relative al concetto di valenza degli
atomi, alla determinazione della formula molecolare dei composti e alla loro denominazione
( linguaggio chimico di base) (da articolare…) |
-Concetti di modello e teoria e loro impiego -Teoria atomico/ /molecolare di Dalton-Cannizzaro - concetto operativo di valenza di un atomo - Formula molecolare di un composto - Classi fondamentali di sostanze inorganiche -Denominazione di composti comuni |
Fisica, Biologia, Sc. della Terra Fisica |
| Energia e reazioni | C. sulle relazioni tra sistema in reazione e ambiente; C. relative agli scambi di energia tra sistema e ambiente ( da articolare…) | - Concetto di energia - Vari tipi di energia e sue caratteristiche elementari - Scambi di energia termica tra reazioni e ambiente |
Fisica Fisica, Biologia Biologia, Sc. della Terra |
| Tempo e reazioni |
C. sulle diverse velocità proprie di varie reazioni ( da articolare….) |
- Concetto di velocità di reazione - Rappresentazione grafica dell’andamento della velocità in alcune reazioni |
Fisica, Biologia, Sc. della Terra |
L’articolazione in moduli di un curricolo e la loro strutturazione interna è parte integrante del lavoro di progettazione dell’insegnante nella scuola dell’autonomia.
A conclusione di questa breve traccia del curricolo di Educazione Scientifica generale e, in particolare, di Chimica, è opportuno sottolineare l’esigenza che lo studio delle discipline nel triennio, e quindi anche della Chimica, per esaltare la flessibilità del curricolo generale, dovrebbe terminare con un’ampia Area di Progetto nella quale per un congruo periodo dell’anno vengono affrontati problemi di grande rilevanza anche scientifica ai quali la chimica può contribuire con apporti essenziali (la vita e la qualità dell’aria, dell’acqua, del suolo; l’alimentazione e la fame nel mondo; lo sviluppo di nuovi materiali; la comunicazione; l’energia...)
Bibliografia
15 ) A. Di Meo – Il divenire della materia. Riflessioni storiche sull’architettura temporale della
chimica", CnS-La Chimica nella scuola- XIV, 4,11 (1992)
CnS-La Chimica nella scuola, XVIII,1, 14 (1996); XVIII, 2, 37 (1996)
Epistemologici, Storia e Didattica della Chimica, II, 165 (1998)
CnS-La Chimica nella scuola, XVIII, 3, 85 (1996)
XX, 1, 5 (1998)
nella scuola secondaria- Chimica 2000, DD/SCI Ed., 24 (2000)
Società Chimica Italiana
Divisione Didattica
Per la definizione di un curricolo di Educazione Scientifica generale e, in particolare, di Chimica
Eleonora Aquilini, Carlo Fiorentini, M.Vittoria Massidda, Fabio Olmi (Coordinatore) , Pierluigi Riani. (Commissione curricoli SCI/DD - ciclo dell’obbligo)
Premessa
Il titolo di questa proposta suggerisce che in una parte del curricolo verticale, e precisamente a livello di scuola di base, la Chimica, come le altre scienze sperimentali, si presenterà con un approccio che, tenendo conto dello sviluppo cognitivo degli allievi, non assumerà la veste di un apprendimento disciplinare "specialistico", ma contribuirà con le altre scienze di base alla formazione di primo livello di "Scienza generale" propria dell’ambito scientifico all’interno dell’area matematico-scientifica.
Le coordinate alle quali ci siamo riferiti nella stesura di questa proposta di curricolo possono essere così sintetizzate:
- l’insegnamento/apprendimento (i/a) delle scienze sperimentali e in particolare della Chimica deve costituire parte integrante della formazione culturale di base di tutti gli allievi e di quella specifica di indirizzo;
- la proposta deve estendersi a tutti i livelli della scuola preuniversitaria nell’ottica di un curricolo verticale armonico fondato sull’essenzialità delle scelte proposte e sulla flessibilità dei percorsi didattici che l’insegnante sarà chiamato a progettare;
- per favorire il lavoro di integrazione e/o coordinamento tra le discipline dell’Area scientifica ai livelli scolari più bassi (scuola di base e biennio dell’obbligo della scuola secondaria), la proposta deve rendere espliciti sia i contributi essenziali e specifici della chimica alla formazione generale, sia quelli relativi alle competenze-obiettivo trasversali e anche i legami che si possono intessere con le altre discipline relativi a molti ambiti del proprio sviluppo;
In questa proposta si fa riferimento in primo luogo all’ampia ricerca didattica e sperimentazione sul campo compiuta in questi ultimi 25 anni all’interno della Società Chimica Italiana / Divisione Didattica e successivamente alla riflessione maturata in seno al Forum delle Associazioni e all’Associazione "Progetto per la scuola ", che ha portato alla messa a punto e alla condivisione di un lessico comune di base per la formulazione dei curricoli nazionali e ha messo in luce l’esigenza di formulare le proposte a partire dai nuclei fondanti delle discipline, centrando il processo educativo sulle competenze da far acquisire agli allievi ai diversi livelli scolari.
1. Finalità formative delle scienze e in particolare della chimica
Le finalità dello studio della Chimica e delle altre scienze sperimentali sono quelle di fornire specifiche chiavi di lettura sia della realtà naturale, sia di quella realizzata dall’uomo e di contribuire insieme allo sviluppo di capacità di analisi, di sintesi e di astrazione degli allievi attraverso un approccio costantemente problematico e fondato su una forte componente sperimentale. La Chimica, in particolare, possiede un suo specifico modo di interrogare il mondo della materia attraverso lo studio della natura e delle proprietà delle sostanze, e delle trasformazioni alle quali queste possono dar luogo.
La proposta si articola in tre parti: la prima, riferita alla scuola di base (6-13 anni), Educazione Scientifica generale, nella quale saranno presenti contributi riferibili alle diverse scienze sperimentali, tra le quali la chimica; la seconda, riferita al biennio dell’obbligo della scuola secondaria (14-15 anni), articolata in due ambiti tra loro coordinati, ciascuno caratterizzato da più circoscritte integrazioni , "Scienze chimiche e fisiche" e "Scienze della vita e della Terra"; la terza, relativa all’i/a della Chimica come disciplina autonoma nei trienni (16-18 anni), variamente articolata a seconda dell’ indirizzo. In particolare, con riferimento ai diversi livelli scolari, vengono proposte le seguenti finalità:
Scuola di base (6-13 anni)
Le finalità dell’ "Educazione Scientifica generale" a livello di scuola di base possono essere essenzialmente le seguenti:
- far acquisire la capacità di collegare il fare con il pensare (razionalizzazione dell’esperienza, concettualizzazione), il pensare con il fare (capacità di progettare e realizzare un progetto);
- contribuire in modo determinante allo sviluppo di competenze trasversali di tipo osservativo-logico-linguistico;
- far comprendere come la maggior parte dei fenomeni che osserviamo tutti i giorni sono riconducibili a trasformazioni della materia;
- far acquisire la consapevolezza del fatto che lo studio della materia e delle sue trasformazioni può portare grandi vantaggi all’umanità nei più diversi campi (lotta alle malattie, uso consapevole dell’energia, produzione e conservazione degli alimenti...) e può offrire strumenti in grado di rimediare, in molti casi, ai danni che l’uomo produce nella natura.
Scuola secondaria - Biennio dell’obbligo (14-15 anni)
Le finalità specifiche dell’i/a della chimica nel biennio secondario dell’obbligo sono essenzialmente le seguenti:
- far acquisire la consapevolezza che la conoscenza della natura (composizione) e di gran parte delle caratteristiche delle sostanze sono oggetto di studio della chimica;
- far comprendere che gran parte dei fenomeni macroscopici consiste in trasformazioni chimiche (reazioni di sintesi e di analisi permettono di ottenere una enorme quantità di composti impiegati nella nostra vita quotidiana; gran parte dell’energia che sfruttiamo nelle nostre attività quotidiane trae origine da trasformazioni chimiche....);
- far acquisire i concetti essenziali e sperimentare i procedimenti più semplici che stanno alla base degli aspetti chimici delle trasformazioni naturali o prodotte artificialmente dall’uomo;
- far acquisire che struttura e trasformazioni delle sostanze sono interpretabili mediante modelli che fanno riferimento alla natura e al comportamento di molecole e atomi;
- far comprendere il fatto che la scienza, nonostante il suo carattere di "verità provvisoria", costituisce comunque lo strumento fondamentale che l’uomo ha a disposizione per la conoscenza del mondo fisico
-far acquisire gli aspetti storico-epistemologici propri dei principali nodi concettuali del pensiero chimico
Scuola secondaria - Trienni di indirizzo (16-18 anni)
L’ insegnamento/apprendimento della chimica a livello di triennio promuove e sviluppa:
- il potenziamento delle capacità logiche, realizzative e linguistiche fondandosi su una stretta correlazione tra il pensare e il fare;
- la crescita culturale attraverso lo studio dell’apporto della scienza e delle tecnologie chimiche all’evoluzione delle conoscenze umane e allo sviluppo della società moderna;
- l’acquisizione di specifici strumenti di interpretazione e di orientamento nelle scelte che impone la realtà quotidiana e il mondo circostante
A questo livello vanno ulteriormente sviluppati gli aspetti relativi al carattere di "verità provvisoria" della scienza e quelli relativi all’ambito storico epistemologico
2. Analisi disciplinare e competenze
2.1 Nuclei fondanti per l’apprendimento
Quando parliamo di nuclei fondanti intendiamo riferirci alla definizione condivisa all’interno del Forum delle Associazioni e cioè "per nuclei fondanti si intendono quei concetti fondamentali che ricorrono in vari punti dello sviluppo di una disciplina e hanno perciò valore strutturante e generativo di conoscenze. I nuclei fondanti sono concetti, nodi epistemologici e metodologici che strutturano una disciplina."
La identificazione dei nuclei fondanti della chimica rappresenta un compito delicato e tuttora in fase di discussione. Con la prudenza che è necessaria quando ancora non si riscontra un parere totalmente condiviso da parte della comunità dei chimici, si riportano di seguito a titolo provvisorio i nuclei fondanti dell’apprendimento su cui si registra il più ampio consenso:
- natura dei corpi materiali
- trasformazioni della materia
- massa e trasformazioni della materia
- composizione delle sostanze
- atomi e molecole
- relazione tra proprietà delle sostanze e struttura delle molecole
-energia e trasformazioni
-tempo e trasformazioni
Questi nuclei fondanti dell’apprendimento verranno affrontati gradualmente nello sviluppo del curricolo verticale e avranno varie articolazioni a seconda dei diversi livelli scolari: solo a livello terminale della scuola secondaria tali nuclei rappresentano compiutamente quanto è significativo e proponibile della Chimica nell’ambito dell’intero curricolo.
2.2 Competenze da acquisire ai diversi livelli scolari
Come per i nuclei fondanti, anche per il concetto di competenza ci riferiamo alla definizione condivisa all’interno del Forum delle Associazioni e cioè "per competenza in ambito scolastico si intende ciò che, in un contesto dato, si sa fare (abilità) sulla base di un sapere (conoscenze) per raggiungere l’obiettivo atteso e produrre conoscenza; è quindi la disposizione a scegliere, utilizzare e padroneggiare le conoscenze, capacità e abilità idonee, in un contesto determinato per impostare e/o risolvere un problema dato". Esaminiamo le competenze che dovrebbero essere apprese ai diversi livelli scolari.
Competenze da acquisire al termine della scuola di base
La proposta di articolazione dei contributi riferibili alla chimica all’interno della formazione scientifica generale prevede che gli allievi al termine della Scuola di base abbiano conseguito competenze quali:
- competenze comunicative: saper descrivere in modo adeguato un oggetto o un processo utilizzando in modo efficace e con un registro scientifico adeguato all’età il linguaggio verbale, orale e scritto e il linguaggio grafico, sia per la realizzazione di disegni, sia per la costruzione e l’interpretazione di grafici e tabelle;
- competenze operative: saper compiere operazioni di laboratorio con apparecchiature che richiedano un livello di abilità manuali adeguato all’età (filtrazione, decantazione, travaso di liquidi,..); saper effettuare misurazioni di grandezze comuni usando gli strumenti opportuni correttamente;
- competenze conoscitive: aver conoscenza del significato dei termini principali del lessico scientifico, e chimico in particolare, in relazione al contesto di esperienza; avere una prima idea dell’incertezza delle misure;
- competenze metodologiche: essere in grado di identificare analogie, somiglianze e differenze sia in riferimento a corpi materiali che a fenomeni; essere in grado di classificare secondo criteri concordati corpi e fenomeni; essere in grado di fornire un primo livello di spiegazione di alcuni fenomeni identificando in particolare i rapporti di causa-effetto;
- atteggiamenti: saper affrontare il lavoro richiesto nell’ambito scientifico senzxa pregiudizi o preconcetti e interagire positivamente con gli altri, in primo luogo i compagni, specialmente nel comune lavoro di gruppo.
Tali competenze, non sempre distinguibili tra livello generale e trasversale e livello specifico, comportano l’acquisizione, ad esempio, delle seguenti conoscenze, abilità e atteggiamenti:
Conoscenze
- possedere gli elementi di base (tipi di analogie e differenze significative) per classificare materiali
- possedere il concetto di miscela eterogenea ed omogenea
- possedere il concetto operativo di acidità e basicità
- conoscere i vari stati fisici e i relativi passaggi di stato
- possedere il concetto di grandezza e di misura
- ……
Abilità
-possedere abilità di osservare e descrivere materiali e fenomeni diversi
-saper classificare sulla base di semplici criteri materiali dati
-saper effettuare misure di lunghezze, superfici, volumi, pesi , temperature, e tempi
-.......
Consapevolezze e atteggiamenti
-avere disponibilità ad apprendere
-disposizione al lavoro collaborativo in gruppo
- confrontarsi in modo costruttivo con gli altri compagni e con l’insegnante
- ......
Il box che segue illustra un esempio di articolazione di una competenza.
Box 1 – Esempio di descrittori degli elementi costitutivi di una competenza relativa al concetto di trasformazioni della materia alla fine della Scuola di base
| LIVELLO DI BASE (*) Competenza relativa al Concetto di trasformazioni della materia (in particolare passaggi di stato): l’allievo, attraverso l’attenta osservazione fenomenologica, sa fornire una prima interpretazione macroscopica di alcune trasformazioni (passaggi di stato) ed è consapevole della loro grande importanza ________________________ (*) Costituisce il livello a cui dovrebbero giungere gli allievi alla fine del ciclo della Scuola di base. Quando la competenza si riferisce alla fine deòl biennio dell’obbligo si parlerà di livello di autonomia; alla fine del Triennio di indirizzo di livello di padronanza. |
Descrittori di conoscenze (l’allievo): - conosce il significato di trasformazioni della materia - sa che in un passaggio di stato si ha conservazione del peso - sa che un passaggio di stato è reversibile - sa che durante la fusione e la solidificazione di alcuni materiali la temperatura resta costante ..... Descrittori di abilità: - sa fornire e descrivere alcuni esempi di passaggi di stato tratti dalla vita quotidiana - è in grado di mostrare la costanza del peso in alcuni esempi di passaggi di stato .... Descrittori di consapevolezze e atteggiamenti: - èconsapevole della grande rilevanza del ciclo dell’acqua in natura - si rende conto dell’importanza che strumenti e apparecchiature hanno acquisito nello sviluppo della conoscenza scientifica ..........
_______________________ Strumenti di verifica Premesso che a livello di scuola di base la verifica deve costituire un processo continuativo, sia per le verifiche in itinere (che a livello di scuola di base sono particolarmente importanti e strettamente interconnesse con lo sviluppo del processo educativo), sia per le verifiche finali, si suggerisce di impiegare strumenti diversi quali, ad esempio, saper rappresentare fenomeni scientifici, in particolare i passaggi di stato, attraverso varie modalità: descrizione verbale (orale e scritta), disegno, rappresentazione grafica, schemi... |
Competenze da acquisire al termine del biennio dell’obbligo della scuola secondaria.
La presente proposta prevede che al termine del biennio di fine obbligo gli allievi debbano mostrare di aver acquisito competenze diverse generali (trasversali) e specifiche (disciplinari). In particolare, alle competenze trasversali, comuni ad altre discipline, soprattutto a quelle dell’area scientifica, di tipo operativo, comunicativo e metacognitivo, l’i/a della chimica al biennio contribuisce con un proprio apporto molto significativo. Al termine dell’obbligo gli allievi dovranno mostrare di aver acquisito:
- competenze comunicative: saper utilizzare, con riferimento all’ambito chimico, in modo efficace e chiaro, i comuni strumenti della comunicazione orale, scritta e, almeno ad un primo livello, quelli della comunicazione multimediale; saper leggere, interpretare e, in alcuni casi costruire, schemi, grafici e tabelle;
- competenze metacognitive: aver acquisito e saper usare gli strumenti di base (abilità di studio) necessari per imparare ad imparare;
- competenze operative: saper usare correttamente un certo numero di strumenti di misura ed esprimere correttamente le misure delle grandezze in esse coinvolte; saper utilizzare apparecchi e attrezzature rispettando le indispensabili norme di sicurezza; saper affrontare e risolvere adeguati problemi sia di tipo pratico sia di tipo teorico;
- atteggiamenti: porsi davanti a fatti nuovi, situazioni inusuali e inaspettate con atteggiamento esplorativo, privo di pregiudizi; mostrare rispetto per il mondo che ci circonda, anche attraverso gli atti della vita quotidiana, consapevoli che appartiene oltre che a noi alle generazioni future.
L’apprendimento della chimica, poi, permette l’acquisizione di importanti competenze specifiche, sia per la vita quotidiana che per la formazione culturale generale; al termine dell’obbligo infatti gli allievi devono mostrare di aver acquisito:
- competenze conoscitive: mostrare sicura conoscenza di termini, simboli, formule comuni, nomenclatura di base..., di modelli, leggi, teorie..., del loro corretto significato e dell’ambito del loro impiego con riferimento al livello e alle aree di esperienza . Queste risultano indispensabili per un corretto uso delle sostanze di impiego quotidiano nell’alimentazione, nell’igiene personale, negli svaghi, ecc.;
- competenze metodologiche: mostrare capacità di utilizzare abilità di problematizzazione, di formulazione di ipotesi, di osservazione e descrizione dell’andamento di fenomeni chimici, di analisi dei dati nell’ambito della realizzazione delle esperienze chimiche quantitative, di analisi delle variabili in gioco e della loro possibile separazione, di controllo delle ipotesi formulate; collegare le problematiche studiate con le loro eventuali implicazioni nella realtà quotidiana.
Per comprendere come a una di queste competenze sia sottesa l’acquisizione di conoscenze e abilità facciamo un esempio che chiarisce, tra l’altro, cosa significa a questo livello aver acquisito competenze sulle trasformazioni della materia:
Box 2 – Esempio di descrittori e strumenti di verifica della competenza relativa al concetto di trasformazione della materia a livello di fine biennio dell’obbligo della scuola secondaria
|
LIVELLO DI AUTONOMIA Competenza relativa al concetto di trasformazioni della materia, in particolare di reazione: l’ allievo alla fine del biennio possiede un criterio per distinguere trasformazioni fisiche e chimiche, sa eseguire alcune reazioni e conosce e sa determinare variabili e invarianti nelle reazioni. E’ consapevole della grande importanza delle reazioni e, quando ha a che fare con esse o interviene su di esse, lo fa nel rispetto di note norme di sicurezza.
|
Descrittori di conoscenze (l’allievo): - conosce il significato di trasformazione della materia attraverso la raccolta di informazioni e il confronto dei risultati di alcune esperienze di laboratorio; - conosce almeno un criterio per individuare l’uguaglianza o la diversità delle sostanze prima e dopo una trasformazione; -sa che le reazioni comportano una modifica nella natura delle sostanze. …….. Descrittori di abilità - sa fornire e descrivere almeno 5 esempi di trasformazioni della materia tratte dalla vita quotidiana; - sa applicare un criterio condiviso di distinzione tra trasformazioni fisiche e chimiche; -sa determinare la massa prima e dopo una trasformazione traendone conseguenze coerenti; …….. Descrittori di consapevolezze e atteggiamenti - è consapevole della grande importanza che hanno le reazioni in ogni campo della vita e nelle applicazioni tecnologiche realizzate dall’uomo; - è consapevole della necessità di rispettare le opportune norme di sicurezza durante l’effettuazione di reazioni. ……..
Strumenti di verifica Comportano l’uso di un insieme diversificato di prove; nel caso della competenza in esame si possono effettuare: - studio sperimentale di almeno un cambiamento di stato e una reazione chimica, con relativo rapporto scritto; -costruzione di un grafico a partire da una serie di misure di T e t, tenendo conto correttamente delle incertezze di misura - prova semistrutturata con quesiti di tipo qualitativo, richieste di interpretazione delle varie parti di curve relative a cambiamenti di stato ed esercizi quantitativi su sintesi ed analisi del tipo sperimentato - saggio breve relativo ad alcune letture fatte (o al commento di un brano dato) sull’importanza e i pericoli connessi all’uso quotidiano di numerosissime reazioni di combustione |
Competenze al termine del triennio di indirizzo
La presente proposta, le cui competenze fanno riferimento ad un insegnamento della chimica che copra nel triennio almeno un corso biennale, prevede che al termine del triennio di indirizzo generale gli allievi debbano mostrare di aver acquisito competenze quali:
- competenze conoscitive: saper passare agevolmente dall’approccio macroscopico alle sostanze a quello submicroscopico delle loro molecole; mostrare di conoscere il significato corretto dei termini incontrati nello studio della disciplina nel corso dell’intero triennio; saper collegare proprietà e struttura delle molecole nell’affrontare problemi o quesiti ad esse relative; conoscere le variabili che influenzano l’andamento di equilibri acido/base e redox; conoscere le principali norme di sicurezza con cui devono essere manipolate le sostanze, con particolare riferimento a quelle più usate nei comuni laboratori;
- competenze metodologiche: saper affrontare e risolvere problemi relativi agli aspetti quantitativi tipici delle reazioni acido/base e redox e quelli relativi alla previsione della geometria di semplici molecole facendo uso almeno della teoria VSEPR;
- atteggiamenti: essere consapevole dell’esigenza che nel lavoro sperimentale in Chimica devono essere rispettate precise norme di sicurezza nei propri confronti, verso gli altri e per l’ambiente; mostrare un atteggiamento aperto verso le nuove conoscenze, consapevole che l’imparare è un processo continuo.
Riportiamo di seguito, a titolo di esempio, l’articolazione della competenze relative al concetto di reazione (trasformazione chimica della materia):
Box 3 – Esempio di descrittori e strumenti di verifica della competenza relativa al concetto di trasformazioni della materia, in particolare di reazioni (chimiche) a fine triennio di indirizzo
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LIVELLO DI PADRONANZA Competenze relative al concetto di trasformazioni della materia, in particolare di reazione: L’allievo al termine del triennio: 1) E’ in grado di prevedere la fattibilità di alcune reazioni (equilibri) redox e acido/base, le sa eseguire calcolando la quantità di reagenti necessari espresse in certe concentrazioni (M e N) e la quantità teorica di prodotti che da queste si possono ottenere 2) Sa valutare gli aspetti cinetici e termodinamici essenziali delle reazioni 3) E’ consapevole dell’importanza che le reazioni assumono sia nel rapporto vita/ambiente che uomo/tecnologia |
Descrittori di conoscenze (l’allievo): - conosce il concetto di equilibrio chimico e come si può modificare agendo su opportune variabili - conosce il concetto di pH e le teorie di Arrhenius, Bronsted-Lowry e Lewis sugli acidi e basi - conosce il concetto di equilibrio redox e come si determinano i potenziali standard di elettrodo - conosce il concetto di pila e di cella elettrolitica - conosce le leggi di Faraday - possiede il concetto di velocità di reazione e conosce i fattori che la possono influenzare - conosce il concetto di catalizzatore e come può avvenire la catalisi, in particolare quella enzimatica - conosce il primo e secondo principio della termodinamica e le loro applicazioni allo studio delle reazioni -...... Descrittori di abilità: - sa bilanciare reazioni acido/base e redox - sa eseguire calcoli stechiometrici sulle reazioni - sa preparare soluzioni a titolo noto - sa titolare alcuni acidi o basi o sostanze redox facendo ricorso ad alcuni indicatori - sa impiegare i potenziali standard di elettrodo per prevedere i prodotti di una reazione redox - sa realizzare alcune semplici pile Daniell - sa utilizzare le leggi di Faraday per i calcoli relativi alle elettrolisi ... Descrittori di consapevolezze (esempi) - E’ consapevole della importanza essenziale che riveste la chimica nell’ offrirci strumenti di studio, di previsione e di intervento su fondamentali equilibri di reazione, sia acido base che redox, che stanno alla base della nostra vita, dei rapporti con l’ambiente e di innumerevoli applicazioni tecnologiche. Strumenti di verifica -Esecuzione di almeno una titolazione acido/base e redox con relativo rapporto -Relazione sullo studio sperimentale di almeno due equilibri ( uno acido/base e uno redox) -Risoluzione di problemi quantitativi sulle reazioni -Prova semistrutturata sui vari aspetti teorici di acidi e basi e di pile e celle elettrolitiche e sugli aspetti cinetici e termodinamici delle reazioni -Saggio breve relativo ad alcune letture assegnate e discusse sui rapporti vita/uomo/ambiente e uomo/tecnologie chimiche |
3. Definizione dei curricoli
Nel proporre i nodi concettuali e i contenuti essenziali dell’insegnamento/apprendimento ( mai disgiunti dai metodi!) ci siamo attenuti ai seguenti criteri- di selezione (essi hanno una diversa importanza in relazione ai vari livelli scolari cui si riferiscono):
- rilevanza sul piano della costruzione del pensiero
- rilevanza sul piano generale della conoscenza (valenza culturale)
- importanza sul piano della vita quotidiana;
- rilevanza sul piano sociale e su quello dello sviluppo della moderna società tecnologica
- rilevanza in relazione al sapere di altre discipline.
Premesso questo, lo sviluppo dell’autonomo curricolo disciplinare da parte del docente, proprio per garantire la necessaria flessibilità al curricolo generale, dovrà affrontare certi contenuti essenziali. Sarà pertanto necessario, nell’indicare la scansione del curricolo di area, di ambito o disciplinare, rendere espliciti per tutti i nodi concettuali e i contenuti essenziali che è necessario siano presenti in qualsiasi percorso didattico, almeno a livello di base e a livello di biennio di orientamento (chimica per tutti).
Con la tabella che segue si fornisce una chiara leggibilità di come uno stesso nucleo fondante può generare nodi concettuali e contenuti essenziali caratteristici e adeguati sotto il profilo psico-pedagogico ai diversi livelli scolari (coordinata orizzontale) e si chiarisce anche come si possono sviluppare le grosse maglie di un curricolo relativo ad un determinato livello scolare (coordinata verticale): la seconda colonna fornisce un possibile sviluppo del curricolo per la scuola di base attraverso l’esplicitazione dei nodi concettuali e dei contenuti essenziali, la terza colonna lo fornisce per il biennio di fine d’obbligo, la quarta per il triennio di indirizzo.
Nuclei fondanti |
Nodi concettuali e/o contenuti essenziali |
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dell’apprendimento |
Scuola di base (6-13 anni) |
Biennio di fine obbligo scolastico (14-15 anni) |
Triennio di indirizzo (16-18 anni) |
| Natura dei corpi materiali | Materiali: proprietà e possibili classificazioni; stato fisico; miscele omogenee ed eterogenee e separazione dei loro componenti; alcune proprietà chimiche fondamentali quali acidità e basicità a livello fenomenologico; il pH come scala di comparazione. | Dalle miscele alle sostanze "pure";
trasformazioni fisiche, in particolare passaggi di stato; proprietà caratteristiche delle sostanze. |
Qualsiasi corpo materiale è un aggregato di sostanze caratterizzate ciascuna da specifiche proprietà chimiche e fisiche; i corpi materiali si presentano in natura sotto tre stati fisici diversi: aeriforme, liquido o solido che possono essere interpreti mediante il modello particellare. |
| Trasformazio ni della materia |
Passaggi di stato fisico; loro decorso nel tempo; temperatura di fusione e di ebollizione; t.f. come invariante per alcuni materiali; formazione di miscele eterogenee e omogenee; indizi sperimentali per identificare una trasformazione chimica. | Se le sostanze interagiscono tra loro possono dar luogo a reazioni formando sostanze diverse da quelle di partenza: la natura delle sostanze è una variabile delle reazioni; dai composti agli elementi (analisi) e dagli elementi ai composti (sintesi); leggi ponderali della chimica. | Tipi essenziali di reazioni: acido/base (si possono interpretare con la mobilità di protoni), ossido-riduzione ( redox: si possono interpretare con la mobilità di elettroni); il concetto di equilibrio chimico; natura dinamica di tutti i processi di equilibrio, reazione diretta e inversa. |
| Massa e trasformazioni della materia | Il concetto di peso (*) e di volume dei corpi; loro comportamento (invariante/variabile) in alcune trasformazioni; misura di pesi e volumi; concetto di peso specifico. | La misura della massa prima e dopo una
trasformazione ci dice che questa è un’invariante nelle trasformazioni stesse; massa delle sostanze coinvolte nelle reazioni e composizione definita. |
Aspetti quantitativi delle reazioni; Rappresentazione delle reazioni con equazioni bilanciate (incluse le reazioni tra specie ioniche); il concetto di mole e la stechiometria delle reazioni. |
|
Composizione delle sostanze |
Le sostanze "pure" esistono sotto forma di elementi oppure di composti; i composti a loro volta sono costituiti da elementi e hanno composizione definita. |
Le sostanze sono costituite da insiemi di particelle rappresentative tra loro uguali (insiemi di molecole, oppure di atomi oppure di specie ioniche); i composti formati da carbonio con pochi altri elementi (essenzialmente H,O,N) costituiscono la chimica organica; classi fondamentali delle sostanze organiche e loro caratteristiche essenziali; biomolecole. |
|
| Atomi e molecole | (Nota: l’introduzione di un modello particellare, limitato a particelle senza strutturazione atomica, è ammissibile solo in presenza di adeguato spazio temporale ed esclusivamente col fine di tenere sotto controllo il modello mentale che l’allievo si forma in conseguenza di input esterni). | Teoria atomico-molecolare di Dalton-Cannizzaro; ad ogni sostanza corrisponde una formula molecolare unica e caratteristica: ad essa si perviene attraverso la valenza degli atomi, loro proprietà costitutiva; le fondamentali classi di sostanze inorganiche. | Elementi e composti sono formati da atomi e molecole; l’atomo ha una sua struttura interna costituita da elettroni, protoni e neutroni; modelli e teorie della struttura atomica; ciascun atomo è caratterizzato da un numero atomico; esistono diverse specie atomiche di uno stesso elemento con ugual numero atomico ma diversa massa atomica (isotopi); il criterio di ordinamento degli atomi nella tavola periodica secondo il n.a.; i modi di combinazione di ciascun atomo per formare le molecole sono determinati dalla struttura elettronica dell’atomo stesso: gli atomi danno luogo a molecole formando tra loro legami chimici; le molecole possono dar luogo a legami intermolecolari |
| Relazione tra proprietà delle sostanze e struttura delle molecole | La struttura molecolare è
determinata dalle interazioni tra atomi adiacenti e non adiacenti. La formula molecolare
definisce le relazioni di adiacenza tra gli atomi; le proprietà di una
sostanza, in primo luogo la reattività, sono legate alla distribuzione elettronica e alla |
||
| Energia e trasformazioni | Scambi di calore in alcune trasformazioni; constatazione che determinati materiali (combustibili, alimenti) possono produrre calore. |
Le reazioni coinvolgono sempre scambi di energia con l’ambiente; è possibile seguire il trasferimento di energia nelle reazioni e utilizzarlo a scopi produttivi nella vita quotidiana. | Le sostanze possiedono una propria energia;
durante le reazioni l’energia si trasferisce sotto forma di lavoro e/o ( nella
maggior parte dei casi) di calore, entalpia; conservazione dell’energia; è possibile prevedere i processi spontanei e sapere da quali fattori dipende il governo delle trasformazioni chimiche; entropia, energia libera; il ruolo dell’energia per determinare il punto di equilibrio |
| Tempo e trasformazioni | In riferimento a semplici esempi di reazioni acido/base, è possibile individuare alcuni fattori da cui dipende la velocità di reazione; influenza del tempo sulla natura dei corpi materiali | Le reazioni decorrono con diverse velocità; studio sperimentale di alcuni fattori da cui dipende la velocità di reazione | Si può misurare la velocità di reazione e l’energia di reazione, individuare la coordinata di reazione e influire sulla velocità di reazione cambiando alcune variabili; si può far riferimento almeno alla teoria delle collisioni; energia di attivazione, catalisi e catalizzatori; importanza pratica delle reazioni che avvengono a velocità controllata nei processi vitali, nell’ambiente e nell’industria. |
E’ evidente che molti dei nodi concettuali e/o contenuti essenziali riportati hanno stretti legami con altre discipline dell’area scientifica e soprattutto con la Fisica.
La scansione del curricolo verticale, poi, deve tener conto almeno di due vincoli: da un lato l’esigenza dettata dall’autonomia didattica di assegnare al docente il compito della progettazione curricolare in tutti i suoi dettagli, dall’altra la necessità di fornire ai docenti, soprattutto nell’attuale situazione, alcune indispensabili indicazioni da tenere ben presenti nella propria autonoma progettazione. Una possibile articolazione, con riferimento al biennio di fine obbligo della secondaria, fermi restando nuclei fondanti e competenze, potrebbe essere del tipo seguente:
_______________________________________________________________________________________________
| Nuclei fondanti | Competenze (C.) | Nodi concettuali o contenuti/metodologie essenziali | Legami con altre Discipline |
| Natura dei corpi materiali | C. relative al concetto di sostanza "pura", dei metodi di separazione di miscele e dei concetti di elemento e composto (da articolare da parte del docente) | - Gli "oggetti" di studio: corpi
materiali e fenomeni - Corpi materiali e sostanze - Miscele e metodi di separazione - Sostanze "pure" - Misura di grandezze - Grandezze caratteristiche |
Fisica
Fisica e Biologia Biologia e Scienze della Terra Fisica, Biologia, Sc. della Terra Fisica |
| Trasformazioni della materia |
C. relative alle trasformazioni e, in
particolare, alle reazioni. C. relative ai criteri di distinzione delle reazioni (da articolare….) |
- Concetto di trasformazione della materia - Concetto di reazione - Criteri di distinzione tra trasformazioni - Sintesi e analisi - Leggi ponderali della chimica |
Fisica
Fisica, Biologia |
| Massa e trasformazioni | C. relative allo studio della massa in vari
tipi di trsformazioni fisiche e chimiche; C. relative a variabili e invarianti nelle reazioni ( da articolare….) |
- Variabili e invarianti nei fenomeni, in
particolare nelle reazioni; - La massa come invariante nelle trasformazioni (livello macro) |
Fisica, Biologia |
| Composizione delle sostanze |
C. relative alla costituzione di elementi e
composti ( da articolare….) |
-Le sostanze "pure" si distinguono in elementi e composti -i composti hanno una composizione definita |
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| Atomi e molecole | C. relative al concetto di valenza degli
atomi, alla determinazione della formula molecolare dei composti e alla loro denominazione
( linguaggio chimico di base) (da articolare…) |
-Concetti di modello e teoria e loro impiego -Teoria atomico/ /molecolare di Dalton-Cannizzaro - concetto operativo di valenza di un atomo - Formula molecolare di un composto - Classi fondamentali di sostanze inorganiche -Denominazione di composti comuni |
Fisica, Biologia, Sc. della Terra Fisica |
| Energia e reazioni | C. sulle relazioni tra sistema in reazione e ambiente; C. relative agli scambi di energia tra sistema e ambiente ( da articolare…) | - Concetto di energia - Vari tipi di energia e sue caratteristiche elementari - Scambi di energia termica tra reazioni e ambiente |
Fisica Fisica, Biologia Biologia, Sc. della Terra |
| Tempo e reazioni |
C. sulle diverse velocità proprie di varie reazioni ( da articolare….) |
- Concetto di velocità di reazione - Rappresentazione grafica dell’andamento della velocità in alcune reazioni |
Fisica, Biologia, Sc. della Terra |
L’articolazione in moduli di un curricolo e la loro strutturazione interna è parte integrante del lavoro di progettazione dell’insegnante nella scuola dell’autonomia.
A conclusione di questa breve traccia del curricolo di Educazione Scientifica generale e, in particolare, di Chimica, è opportuno sottolineare l’esigenza che lo studio delle discipline nel triennio, e quindi anche della Chimica, per esaltare la flessibilità del curricolo generale, dovrebbe terminare con un’ampia Area di Progetto nella quale per un congruo periodo dell’anno vengono affrontati problemi di grande rilevanza anche scientifica ai quali la chimica può contribuire con apporti essenziali (la vita e la qualità dell’aria, dell’acqua, del suolo; l’alimentazione e la fame nel mondo; lo sviluppo di nuovi materiali; la comunicazione; l’energia...)
Bibliografia
15 ) A. Di Meo – Il divenire della materia. Riflessioni storiche sull’architettura temporale della
chimica", CnS-La Chimica nella scuola- XIV, 4,11 (1992)
CnS-La Chimica nella scuola, XVIII,1, 14 (1996); XVIII, 2, 37 (1996)
Epistemologici, Storia e Didattica della Chimica, II, 165 (1998)
CnS-La Chimica nella scuola, XVIII, 3, 85 (1996)
XX, 1, 5 (1998)
nella scuola secondaria- Chimica 2000, DD/SCI Ed., 24 (2000)