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Bollettino della Divisione di Didattica Chimica

Attenzione: La pubblicazione del Bollettino è cessata


Numero 10                             Novembre 2001


Direttore: prof. Luigi Cerruti

lcerruti@ch.unito.it

Past-President della Divisione di Didattica della Società Chimica Italiana

Redazione

 prof. ErminioMostacci  erminio.mostacci@tin.it   IPS "Ada Gobetti Marchesini", Torino

prof. Silvia Treves cs@arpnet.it SMS "L. Pirandello", Torino

dr. Francesca Turco turco@ch.unito.it Dip. di Chimica Generale ed Organica Applicata, Università di Torino

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Sommario

 

Fondino

Il destino incerto delle Scuole di Specializzazione per gli Insegnanti

Contributi alla didattica

Paolo Edgardo Todesco, Anno nuovo ...

G. Michelon, Attività on-line nella formazione degli insegnanti: esperienze nella SSIS del Veneto

K. Höner, R. Cervellati, Tè verde & Co.

C. Fiorentini, La chimica puo’ svolgere un ruolo formativo o soltanto informativo

Attività della Divisione 

G.Costa, Il XII° Congresso della Divisione di Didattica della Società Chimica Italiana

Indice di Chimica nella Scuola

Oltreconfine

Presentazione della rubrica

Claudio Dati Introduzione alle Biotecnologie

Il migliore dei mondi possibili

Presentazione della rubrica

E.Mostacci, Prospettive didattiche e invito al dialogo

Informazioni redazionali

UN SITO PER DIDI

Come ricevere Didi

Come collaborare al Bollettino

 


 

Il destino incerto delle Scuole di Specializzazione per gli Insegnanti

Luigi Cerruti

Dipartimento di Chimica Generale ed Organica applicata, Università di Torino

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Nel primo articolo di questo numero Paolo Todesco discute molti dei problemi che impegnano tutti noi, nelle scuole, nell'Università e nelle Scuole di specializzazione per la formazione degli Insegnanti della Scuola Secondaria (SISS). Nel recente Congresso della Divisione di Didattica è stata affrontata una moltitudine di situazioni problematiche. Innanzi tutto abbiamo discusso quelle legati all'apprendimento/insegnamento nelle nostre scuole, e ne sono emersi problemi gravi, annosi e spontaneamente in via di peggioramento, in particolare per la demotivazione degli allievi. Ma su tutti questi temi, già pesanti di per sé, durante i quattro giorni di lavoro è gravato un clima che - eufemisticamente - potremmo chiamare di incertezza. Dovrebbe essere sufficiente ricordare il dimezzamento dei fondi assegnati alla ricerca (che invita alla effettiva privatizzazione delle Università), il blocco della riforma dei cicli (che tende a vanificare un lavoro di elaborazione e ricerca didattica durato anni anni), la presentazione di un 'canale' professionalizzante (come novità!) alternativo a quelli attuali, l'aumento a 24 ore dell'orario di cattedra. Da tutte queste nuvole - nerissime - è poi scoccata una folgore lanciata con grande precisione dall'attuale titolare del Ministero (non più dell'Istruzione pubblica!). È sua dichiarata intenzione cancellare le SISS dall'ordinamento legislativo e dalle strutture universitarie.

Come molti colleghi ed amici, negli ultimi quattro anni ho dedicato alla costituzione della SISS piemontese, e alla didattica nella Scuola - una volta avviata - una parte significativa della mia attività di ricerca didattica e di studio. Se la decisione del Ministro si dovesse concretare in atti legislativi non solo sarebbe perduto quanto siamo riusciti a costruire, ma il Paese si troverebbe privato di una struttura che, pur con difficoltà, offre comunque una prospettiva di rapporto istituzionale fra tutta l'Università e la Scuola. Attenzione: TUTTA L'UNIVERSITA'! Ciò che avverrebbe di gravissimo sarebbe l'emarginazione delle facoltà scientifiche, tecnologiche e professionalizzanti dai processi di formazione degli insegnanti. Forse un richiamo alla serietà potrebbe venire dalle Conferenze dei Presidi e da quelle dei Presidenti dei Consigli di Corso di Laurea. La Divisione di Didattica cercherà i modi opportuni per contrastare questa decisione, priva di vere motivazioni, e tuttavia distruttiva.

A questo punto riprendo verbatim le conclusioni di Todesco: "Non c’è molto da stare allegri ma è indispensabile rimanere ottimisti e continuare a darsi da fare". A mio parere, e secondo la tradizione piuttosto pratica a cui appartengo, credo che il modo migliore per essere ottimisti è costruire una comunità, capace di ragionare e di agire collettivamente. Nel Congresso di Trieste si è anche discusso della necessità di costituire un gruppo di lavoro fra tutti coloro che insegnano alle SISS e per le SISS, compresi quindi i Colleghi che accolgono i tirocinanti nelle loro Scuole. L'indirizzo di chi scrive (lcerruti@ch.unito.it) è disponibile per formare una prima lista di persone interessate.


Anno nuovo....

Paolo Edgardo Todesco

Università di Bologna

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Dopo la pausa estiva sono ricominciate le scuole di ogni ordine e grado, prima la scuola e da pochi giorni anche l’università e veramente di cose nuove ce ne sono molte e purtroppo anche di cose vecchie e alcune fra queste non avremmo proprio voluto vederle più, come i venti di follia che parlano della prima guerra mondiale del millennio e chi ha visto da vicino la seconda guerra mondiale non riesce neanche adesso a capire come mai tanta gente sia così ansiosa di prendere parte alla terza…

E nella scuola alcune novità si sono fermate, come la riforma della secondaria, abbiamo dei governanti apparentemente prudenti che prima di fare una cosa nuova ci pensano due volte ed magari fermano tutto, con la tacita approvazione di quelli che non hanno mai avuto nessuna voglia di fare cose nuove. In altri casi invece non sembrano altrettanto prudenti i nostri governanti. Sta partendo invece la riforma universitaria in linea con la dichiarazione di Bologna dei ministri europei. In questo caso i nuovi governanti hanno detto che andavano avanti le cose perchè erano già troppo avanti per fermarle.

Per quello che mi riguarda ho alcune perplessità sia nel campo della scuola superiore che in campo universitario. Nella Scuola superiore ho alcune esperienze personali di partecipazione alla Scuola di specializzazione per la formazione degli insegnanti della Secondaria (SSIS), che mi hanno convinto che non esiste nessuna scuola che sia in grado di produrre i docenti della clase 60 (Scienze naturali, fisiche chimiche e quant’altro…) Questi super esperti tuttologi sono a mio parere di impossibile produzione e occorre che diciamo chiaramente ai politici che fare classi troppo "interdisciplinari" è utile dal punto di vista della sistemazione burocratica dei professori fluttuanti ma è del tutto stupida da un punto di vista di un insegnamento efficiente e competente. Ne ho avuto la riprova nel corso degli esami sulla disciplina "Didattica della Chimica con laboratorio" . La maggior parte dei frequentanti erano laureati in scienze naturali o scienze biologiche che avevano sostenuto uno o più esami di chimica nel loro curriculum universitario e quindi non erano tenuti ad esami integrativi di tipo disciplinare, ma che nella pratica non avevano alcun tipo di sensibilità ai problemi che la didattica della chimica prevede.

Ricordo un esame in particolare. Il candidato aveva un notevole entusiasmo verso l’insegnamento e sulla necessita di dare agli allievi una formazione di tipo globale, agganciata ai problemi reali. Dopo di che, svolgendo la sua "lezione" sulla alimentazione raccontava un paio di favolette che si trovano usualmente nei libri per la scuola superiore e dichiarava che a questo punto era essenziale introdurre la chimica e le sue formule per agganciare il tutto al "quotidiano". E come esempio passava a "disegnare" il ciclo di Krebs sulla lavagna. Dato il suo notevole entusiasmo per l’insegnamento, dote primaria per un docente, non sono riuscito a bocciarlo, rendendomi così conto che nè il corso da me tenuto sulla Didattica della Chimica nè i relativi esami avevano migliorato la situazione. Probabilmente analoghe difficoltà la avranno i laureati in chimica, usciti brillantemente dall’esame di Didattica della Chimica ma che dovranno poi andare anche ad insegnare quanti piedi hanno i millepiedi, non avendo alcun tipo di sensibilità verso i problemi biologici.

Nel campo universitario stiamo partendo in tutta Italia con lo schema 3+2, per uniformarsi allo schema anglosassone coi due titoli di bachelor e di master, strettamente in serie. Nella Chimica il primo livello dovrebbe essere un livello di cultura chimica generale per fornire i laureati che andranno a fare un mestiere non chimico ma che richieda una buona cultura chimica. Invece noi abbiamo avuto per legge l’imposizione di fare del primo livello una laurea professionalizzante che non può certo sostituire gli attuali periti chimici che fanno cinque anni di Istituto a dieci ore al giorno su argomenti specifici di chimica. Introdurre una finta professionalizzazione comporta la compressione dei tempi dedicati alla cultura di base, Sono state così ridotte al minimo le matematiche e le fisiche mentre tutti i corsi di chimica più o meno con gli stessi nomi che prima erano dettati in cinque anni sono adesso compressi nei tre anni, con un carico di esami dai re in su per ogni semestre, ritmo insostenibile da qualunque studente.

L’esperienza europea ci sta informando che la chimica di base (Core Chemistry) in un triennio non ci sta ed è significativo che su piano europeo oggi i più contrari alla soluzione 3+2 siano proprio gli inglesi che tendono a fare un 4+1 o un corso unico di cinque anni.

Lo schema 3+2 per funzionare richiede un profondo cambiamento dei metodi didattici e di verifica. Se ciò non sarà attuato avremo un triennio che verrà effettivamente svolto dalla maggior parte degli studenti in quattro o più anni e avremo fallito gli scopi della riforma.

Non c’è molto da stare allegri ma è indispensabile rimanere ottimisti e continuare a darsi da fare. Auguri a tutti…


Attività on-line nella formazione degli insegnanti: esperienze nella SSIS del Veneto

Gianni Michelon

Università Ca’Foscari di Venezia

CIRED Centro Interfacoltà per la Ricerca Educativa e Didattica

SSIS del Veneto

miche@unive.it

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La SSIS, Scuola di specializzazione per la formazione degli insegnanti della scuola secondaria ha ormai concluso il primo ciclo biennale in tutta Italia.

Penso sia ora opportuno menzionare una innovazione che è stata apportata in qualche sede per risolvere alcuni dei molti problemi che sono emersi nella sua attuazione: in particolare l’adozione di metodologie didattiche e formative a distanza.

1. Motivazioni della scelta

Era certamente prevedibile che gli iscritti dei primi due cicli, del primo soprattutto, presentassero problematiche specifiche che, col procedere degli anni, dovrebbero attenuarsi; intendo riferirmi all’età media piuttosto elevata dei primi iscritti – causata dai ritardi accumulati nei concorsi – con tutto ciò che ne consegue, dai problemi familiari, agli impegni di lavoro, alla parziale obsolescenza delle conoscenze acquisite nei corsi universitari; a ciò si sovrappone una condizione che, invece, non cambierà nel tempo: la distanza media tra luogo di residenza individuale e luoghi in cui vengono organizzati gli insegnamenti e le attività specifiche della SSIS, con problemi individuali di costi economici e di tempo per gli spostamenti.

Queste motivazioni hanno costituito lo stimolo iniziale per intraprendere la via della progettazione e della realizzazione di corsi in rete ed anche della costruzione di un modello operativo per la loro gestione.

E’ chiaro che le motivazioni non possono essere solo di carattere logistico: l’adozione di metodologie formative a distanza (o parzialmente a distanza) rappresenta sicuramente una via privilegiata per impostare un sistema di educazione permanente (life long learning) veramente efficace, che venga incontro a difficoltà logistiche degli utenti (tempi e costi) e alla necessità di aggiornamento e riqualificazione in itinere; d’altronde, in questo settore, avevamo avuto precedenti esperienze e sperimentazioni, anche se in contesti formativi diversi (corsi di laurea).

Occorre inoltre ricordare che l’utilizzo di tali metodologie crea parallelamente e obbligatoriamente negli utenti competenze aggiuntive nel settore dell’informazione e della comunicazione, competenze che sono ormai ineludibili in una scuola moderna (uso di reti, di strumenti informatici, di modalità di comunicazione a distanza – e-mail, forum, newsgroup, chat –, di modalità di apprendimento collaborativo a distanza, ecc.)

2. Attività nella SSIS del Veneto

Già nel primo anno, partendo appunto dalle esperienze effettuate prima, è stato progettato un modello strutturale per i corsi e un modello operativo per la loro gestione; siamo partiti con 6-7 corsi on-line, per arrivare, in questo momento, a circa una trentina (sono visibili nelle pagine web del sito agli indirizzi seguenti, rispettivamente per il I e per il II anno:

http://helios.unive.it/~corc_sis/primoanno/co_on/default.htm

http://helios.unive.it/~corc_sis/co_on/default.htm

I corsi attivati spaziano dall’area comune a quelle di indirizzo ma, dato che questa metodologia è correttamente applicabile solo a corsi "teorici", sono stati esclusi (salvo in un caso che presenta specifiche caratteristiche, quello delle Tecnologie Didattiche) tutti i corsi di Laboratorio, che implicano obbligatoriamente un contesto di elaborazione, di progettazione e di discussione in presenza; inutile far notare che anche le attività di Tirocinio ne sono totalmente escluse.

Vorrei puntualizzare tuttavia che la padronanza, acquisita nell’ambito dei corsi teorici on-line, di strumenti come e-mail, forum, mailing list, newsgroup, ricerca in rete ha facilitato molto anche le interazioni nelle fasi di laboratorio e di tirocinio.

3. Modello strutturale e modello operativo

I due modelli sono strettamente legati e si condizionano a vicenda abbastanza rigidamente.

E’ stato codificato uno schema relativo a un corso tipo di 24 ore (che arriva a 30 con la preparazione all’esame e la sua effettuazione) così strutturato:

8 moduli da 3 ore, ognuno dei quali va affrontato nell’arco di una settimana secondo un calendario preciso per l’erogazione del materiale (lunedì) per l’invio degli item di autovalutazione (mercoledì), per la restituzione delle risposte (sabato). Nell’arco della settimana, ma non in tempi predefiniti, vengono svolte le attività di interazione (e-mail, forum, newsgroup); soltanto eventuali chat prevedono, ovviamente, tempi concordati, data l’implicita esigenza di sincronicità.

Il modulo non deve essere un riassunto di quanto verrebbe presentato in 3 ore di lezione in presenza bensì una guida ragionata per lo studio di specifici argomenti, con indicazioni bibliografiche, glossari, materiali di approfondimento (anche di altri docenti), indirizzi per approfondimenti e ricerche in rete.

Ogni modulo deve essere costruito "dosando" quantità e qualità dei contenuti sulla base del presumibile carico didattico per gli studenti, con possibilità di revisione e adeguamento futuri a seguito di monitoraggio "a posteriori".

Dal punto di vista gestionale il modello prevede, di norma, anche due o tre incontri in presenza: sicuramente uno all’inizio del corso, per presentare il corso stesso, indicarne le modalità di gestione da parte dello studente, codificare il calendario e le scadenze obbligate, risolvere problemi iniziali ed uno a metà; ma su questo è lasciata una certa libertà di scelta al docente.

In taluni casi è possibile che sia necessario un breve ciclo di alfabetizzazione informatica per coloro che si trovino in difficoltà; questo problema sta rapidamente estinguendosi con l’abbassamento dell’età media degli iscritti.

4. Valutazione ed autovalutazione

Ogni modulo deve prevedere item di verifica che possono essere sia a risposta multipla sia a risposta aperta; le risposte sono controllate dal docente e/o dal tutor che seguono così lo sviluppo dell’apprendimento individuale degli studenti correggendo eventuali errori e indicando, se necessario, modalità e strumenti di recupero in itinere: ciò permette quasi sempre di evitare fenomeni di abbandono o di ritardo nel superamento dell’esame. Questa metodologia di autovalutazione assume anche la funzione di valutazione formativa che può essere un utile supporto alla valutazione sommativa finale, riducendo inoltre le tensioni insite nell’esame tradizionale, che peraltro è spesso accorpato con altri (specificamente con quello di Laboratorio e di Fondamenti nelle aree di indirizzo).

L’invio delle risposte costituisce anche un indiretto sistema di controllo delle presenze virtuali al corso.

5. Tutor e classi virtuali

Le attività di valutazione formativa individuale esigono, generalmente, l’intervento di uno (o più) tutor on-line, esperto della disciplina ed appositamente formato.

Le classi virtuali non devono essere troppo numerose (massimo 25 persone; idealmente 12-15); costituiscono il perno centrale dell’apprendimento in un contesto di apprendimento a distanza e, se ben gestite, portano ad efficaci situazioni di apprendimento collaborativo; fondamentale, in questo, è l’attività del tutor.

Ambiente privilegiato di intercomunicazione della classe è il forum (interazione molti a molti), cui tutti sono invitati a portare contributi, a risolvere problemi anche in modo creativo, ad esporre il proprio pensiero e, cosa non trascurabile attualmente, a "scrivere" per comunicare.

In parallelo restano le possibilità di interazione uno ad uno oppure uno a molti mediante e-mail, mailing list, newsgroup tematici.

6. Modalità possibili di gestione del corso

Il corso è fruibile essenzialmente in 3 modi:

La modalità scelta deve tenere conto delle caratteristiche della classe.

7. Gradimento da parte degli studenti

Sono state effettuate indagini mediante un questionario, abbastanza articolato, che gli studenti sono invitati a compilare in rete:

http://helios.unive.it/~corc_sis/comune/valonline.htm

I risultati sono molto incoraggianti e, salvo qualche isolata voce, tutti concordano sull’esigenza di incrementare il numero di corsi on-line, benché venga riconosciuto il notevole carico didattico individuale, molto spesso superiore a quello dei corsi in presenza (le primitive obiezioni sulla presunta "facilità" di questi corsi rispetto a quelli in presenza stanno lentamente sparendo a fronte dei risultati formativi ottenuti). I dati per i singoli corsi sono riportati in rete:

http://helios.unive.it/~corc_sis/comune/valut.htm

 


Tè verde & co. proprietà antiossidanti di bevande. Un esperimento didattico per le Scuole Secondarie Superiori

Kerstin Höner, Technische Universität Braunschweig, Abteilung Chemie und Chemiedidaktik, Pockelsstr. 11, D-38106 Braunschweig, email: k.hoener@tu-bs.de

Rinaldo Cervellati, Dipartimento di Chimica "G. Ciamician", Via Selmi, 2, I-40126 Bologna, Università di Bologna, email: rcerv@ciam.unibo.it

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Attualmente nell’insegnamento della chimica a livello di scuola secondaria, è molto importante scegliere temi che interessano gli studenti e che permettono loro di considerare la chimica meno ‘ostica’ e realizzare che i suoi principi stanno alla base delle scienze naturali. Molte indagini hanno mostrato che gli studenti si interessano soprattutto a temi legati alla vita quotidiana. Inoltre, nel nostro mondo complesso diventano sempre più importanti le conoscenze interdisciplinari. Il tema "antiossidanti e radicali liberi" presentato qui è adatto a trattare diversi aspetti chimici, biologici e fisiologici che fanno parte della nostra vita.

I radicali liberi godono oggigiorno una grande popolarità e tutti li conoscono e li sentono ricordare dalla pubblicità, sia quella televisiva sia quella che si trova sui giornali, che propaganda prodotti "miracolosi" contro i radicali liberi, entità misteriose definite con termini pittoreschi, dai quali risulta però chiaro che si tratta di specie infide da cui bisogna ben guardarsi perché responsabili di numerose misfatti quali la comparsa di rughe, i prematuri segni di invecchiamento, la caduta dei capelli, e così via.

In realtà ben altri sono i danni che possono provocare i radicali liberi; essi sono infatti ritenuti responsabili di numerose forme patologiche molto gravi tra le quali, ad esempio, la cataratta, l’arteriosclerosi, l’artrite reumatoide e certe forme di cancro.

Gli integratori vitaminici e altri cibi dietetici con ingredienti "attivi" contro i radicali liberi, sono arrivati dagli Stati Uniti anche in Europa. Secondo la pubblicità, essi contengono sostanze bioattive che possono difendere l’organismo dall’effetto dannoso dei radicali liberi. Queste sostanze, i cosiddetti antiossidanti, sono sottrattori di radicali liberi e possono evitare lo stress ossidativo causato dai radicali, che è molto dannoso per l’organismo.

Naturalmente non tutti i radicali liberi di rilevanza nei sistemi biologici sono sinonimo di danno. Per esempio si conoscono alcuni intermedi della catena respiratoria di tipo radicalico la cui presenza è indispensabile alla vita degli organismi stessi. Tuttavia quelli su cui è maggiormente concentrata l’attenzione dei ricercatori sono i radicali liberi in grado di provocare danni ai sistemi nei quali vengono a formarsi, e sulle sostanze antiossidanti capaci di proteggere l’organismo da questi danni. Per valutare la capacità di sostanze contrastanti i radicali è necessario avere metodi adatti per la misura della loro attività antiossidante.

Numerosi metodi sono stati sviluppati per la determinazione dell’attività antiossidante di miscele o di sostanze pure. L’applicazione di questi metodi nella pratica didattica di laboratorio nelle scuole secondarie superiori è pressoché impossibile perché essi utilizzano apparecchiature e sostanze molto costose. Una possibilità semplice, poco costosa, applicabile anche in qualsiasi laboratorio scolastico è l’uso della reazione oscillante di Briggs-Rauscher [1, 2]. La reazione di Briggs-Rauscher (reazione BR) è un sistema acquoso costituito da perossido di idrogeno, iodato di sodio in ambiente acido, acido malonico e MnSO4 come catalizzatore. In presenza di salda d’amido come indicatore il sistema ripete diverse volte la sequenza di colori: incolore à giallo à blu. Un importante intermedio della reazione BR è il radicale idroperossile HOO· . Sostanze in grado di sottrarre tali radicali, aggiunte alla miscela, fanno cessare le variazioni di colore.

Normalmente gli andamenti oscillanti nella reazione BR e gli effetti di antiossidanti sul regime oscillatorio vengono seguiti potenziometricamante utilizzando un elettrodo di platino [3], ma è anche possibile una metodica più semplice [2]. L’aggiunta di quantità appropriate di una soluzione che contiene antiossidanti (ad es. un estratto diluito di un tè) alla miscela nel momento in cui diventa per la seconda volta blu farà cessare le oscillazioni per un certo tempo. Si fa partire un contasecondi contemporaneamente all’aggiunta e lo si ferma quando la miscela ritorna blu. Questo periodo di tempo fra le "oscillazioni blu" è una misura del tempo di inibizione, che a sua volta è una ‘misura’ dell’attività antiossidante della sostanza aggiunta. I tempi di inibizione cambiano infatti per tè diversi, come mostrato in Figura 1 e dipendono linearmente dalla concentrazione dell’estratto (Figura 2).

Figura 1: Tempi di inibizione provocati da tè diversi della stessa diluizione su una miscela BR in confronto a una misura di riferimento a cui si è aggiunta acqua distillata.

Tè 1 = tè alla frutta; tè 2 = tè rosso (Puh Erh tè); tè 3 = un tè nero; tè 4 = un tè verde

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Figura 2: Dipendenza dei tempi di inibizione dalla concentrazione (c) di estratti di varie qualità di tè . (diverse da quelle riportate in Fig. 1)

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Specialmente il tè verde gode di notevole considerazione per il suo alto contenuto di antiossidanti, ma recenti ricerche, come pure i risultati sopra riportati, indicano che anche il tè nero contiene una grande quantità di antiossidanti. Perciò sarebbe opportuno approfondire una ricerca su queste diverse qualità di tè anche nelle scuole secondarie superiori.

Con questo esperimento visibile è semplice mostrare l’applicazione analitica della reazione BR per confrontare le proprietà antiossidanti di estratti vegetali, come appunto gli infusi di tè. Si possono anche esaminare le capacità antiossidanti di altre bevande, ad esempio succhi di frutta e vini, come pure quelle di sostanze pure, come quelle studiate in [3].

Il meccanismo della reazione di Briggs-Rauscher è abbastanza complesso [3]: anche una sua spiegazione semplificata [1,4] richiederebbe e chiederebbe conoscenze di cinetica chimica che non tutti i ragazzi delle secondarie superiori possiedono. Per gli scopi di questo lavoro basta fornire le informazioni seguenti:

[I2]

[I-]

colore

bassa

bassa

incolore

alta

bassa

giallo

alta

alta

blu

Il tema "antiossidanti e radicali liberi" è interessante sia dal punto di vista della vita quotidiana sia da quello della ricerca attuale. Nella pratica didattica, oltre alla estrema semplicità dell’attrezzatura, ci sono altri vantaggi dell’esperimento seguito visivamente rispetto a quello effettuato per via potenziometrica. Anzitutto, disponendo di un laboratorio anche poco attrezzato è possibile far lavorare gli studenti a piccoli gruppi, ma, anche in una scuola priva di laboratorio, tutta la classe può partecipare direttamente all’esperimento effettuato a banco dall’insegnante. Inoltre, gli alunni non hanno bisogno di conoscenze di elettrochimica, il che permette di focalizzare maggiormente l’attenzione sulla possibilità di sviluppare un metodo analitico per la determinazione dell’attività di sostanze antiossidanti.

 

Bibliografia

[1] R. Cervellati, P. Fetto, CnS-La Chimica nella Scuola, XXII, 22-26 (2000)

[2] K. Höner, R. Cervellati, CnS-La Chimica nella Scuola, XXII, 48-51 (2000)

[3] R. Cervellati, K. Höner, C. Neddens, S. Costa, Helv. Chim. Acta , in stampa

[4] P. Ambrogi, R. Cervellati, CnS-La Chimica nella Scuola, XX, 7-11 (1998)


La chimica puo’ svolgere un ruolo formativo o soltanto informativo

Carlo Fiorentini

CIDI - Firenze

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La chimica, come è usualmente insegnata, è troppo complessa, in quanto presuppone delle solide

basi di tipo fisico, ed indubbiamente, se il ruolo formativo della chimica coincidesse con le teorie chimiche del Novecento, nella disputa che dura da decenni tra chimici e fisici sullo spazio da attribuire all’una e all’altra nella scuola secondaria, non ci potrebbero essere dubbi (a parte le richieste di tipo corporativo) nell’assegnare alla fisica una collocazione centrale, ed alla chimica un ruolo secondario negli anni terminali della scuola secondaria superiore.

Ma la chimica costituisce una realtà molto più complessa. Le conoscenze chimiche fanno, infatti, riferimento essenzialmente a 4 ambiti: l’ambito dei fenomeni, l’ambito delle leggi macroscopiche, quello dei modelli microscopici ed infine quello del linguaggio chimico. La nostra proposta pedagogico-didattica di insegnamento della chimica nella scuola preuniversitaria attribuisce un ordine di tipo psicologico ai primi tre ambiti, e considera invece l’ambito del linguaggio chimico trasversale a tutte tre:

  1. fenomeni chimici (concetti operativi) linguaggio
  2. concetti, leggi e teorie macroscopiche (chimica classica )chi-
  3. modelli e teorie microscopiche (chimica classica e chimica del Novecento) mico

Riteniamo, cioè, che, mentre nella scuola di base debba essere affrontato il primo aspetto all’interno di una generale impostazione fenomenologica-operativa dell’educazione scientifica, nel biennio della scuola secondaria superiore sia possibile affrontare i concetti e le teorie della chimica classica, e nel triennio, in stretta connessione con l’acquisizione delle necessarie conoscenze fisiche, i modelli e le teorie microscopiche della chimica del Novecento. Siamo ovviamente consapevoli che le relazioni tra i tre ambiti siano molto più complesse, che, ad esempio, molti fenomeni siano diventati tali in connessione all’invenzione di ipotesi che fanno riferimento o alla chimica classica o alla chimica del Novecento. Conseguentemente i fenomeni che potranno essere affrontati con un’impostazione fenomenologica-operativa non potranno essere individuati casualmente (si cadrebbe in questo modo nell’induttivismo più cieco) ma soltanto attraverso una riflessione di tipo storico-epistemologico. Questa necessaria precisazione sulla non linearità delle connessioni tra i quattro aspetti fondamentali delle conoscenze chimiche non può portare, tuttavia, alla loro sovrapposizione casuale, o alla sostanziale eliminazione dei primi due aspetti, con la riduzione dell’insegnamento della chimica agli ultimi due, quello dei modelli microscopici novecenteschi e del linguaggio chimico.

Comprendiamo le motivazioni socio-culturali di questa scelta: la chimica, come d’altra parte tutte le discipline scientifiche, ha una collocazione marginale nel curricolo, ed un ruolo essenzialmente informativo più che formativo: dovrebbe fornire in un arco temporale limitato (generalmente alcune ore alla settimana nell’arco di 2 anni) nozioni sull’enciclopedia delle conoscenze chimiche oggi accreditate. Se questa impostazione poteva avere un senso in una scuola elitaria e selettiva, da alcuni decenni le ricerche sui risultati di questa impostazione dell’insegnamento hanno mostrato la drammaticità della situazione, sia in relazione alla capacità di stimolare interessi e motivazioni che ai risultati cognitivi. Infatti, per la grande maggioranza degli studenti la chimica, come viene generalmente insegnata (cioè, per loro la chimica), appare come una materia incomprensibile, astrusa, senza significato.

Siamo nel regno della più raffinata astrazione e formalizzazione. La chimica del Novecento ha realizzato il sogno riduzionista sette-ottocentesco di assumere finalmente una forma simile a quella della fisica, di ricondurre quella disciplina contaminata per lungo tempo dall’empiria, dalle qualità secondarie dei materiali e delle sostanze alla dignità scientifica della fisica, con i suoi eleganti formalismi e con il suo potente apparato matematico. La chimica del Novecento è finalmente diventata una disciplina caratterizzata da un’organizzazione deduttiva che ha il suo punto di partenza, i suoi assiomi, in un insieme di concetti che si riferiscono agli atomi e alle molecole e che è poi in grado di fornire spiegazioni di una molteplicità di fenomeni chimici che erano stati scoperti nel periodo della chimica classica.

Ma tutto ciò può avere per una qualsiasi persona significato soltanto se ella ha, da una parte, una grande padronanza delle teorie e dei linguaggi della fisica – che costituiscono prerequisiti dei concetti più strettamente chimici – e dall’altra, una conoscenza significativa delle problematiche fenomenologiche e teoriche di carattere macroscopico che si vuole con i modelli microscopici spiegare. Un qualsiasi manuale che si rispetti – qualcuno potrebbe obiettare – ricostruisce in alcuni capitoli l’insieme delle teorie e dei concetti fisici sulla struttura dell’atomo che sono poi necessari per la chimica. Questi capitoli costituiscono, a nostro parere, uno dei primi esempi di totale inconsapevolezza pedagogica di questi manuali: diventa, infatti la proposta didattica di iniziazione alla chimica, indifferentemente per studenti del biennio o del triennio, la bignamizzazione di un corpo complesso di conoscenze fisiche, che potrebbe eventualmente avere un senso soltanto in un manuale universitario, quello, cioè, di schematizzare in alcune centinaia di pagine le conoscenze fisiche che si suppone che lo studente abbia già acquisito dalla scuola secondaria superiore o in specifici esamini universitari di fisica.

La chimica del Novecento presuppone uno studente che abbia delle basi significative in tutti i campi della fisica, dalla meccanica alla termodinamica, dall’elettromagnetismo alla fisica quantistica; presuppone, cioè, uno studente che abbia nel corso di molti anni costruito delle conoscenze solide su teorie e concetti molto complessi e pieni di ostacoli epistemologici. Prendiamo un esempio, apparentemente tra i più banali per come è affrontato nei manuali, il passaggio dal modello atomico di Rutherford a quello di Bohr. La storiellina che viene raccontata è più o meno di questo tipo: l’ipotesi di Rutherford venne immediatamente criticata perché, alla luce delle leggi dell’elettromagnetismo, un oggetto carico, che si muove di moto circolare, perde costantemente energia, e conseguentemente l’elettrone non potrebbe rimanere nella sua orbita ma cadrebbe sul nucleo. Bohr, alcuni anni dopo, superò queste contraddizioni ipotizzando che le leggi della fisica classica non si applicassero all’infinitamente piccolo, all’atomo, e postulò conseguentemente i principi della meccanica quantistica: 1) quando un atomo non perde né acquista energia, l’elettrone si trova in un orbita definita, 2) un elettrone non può occupare tutte le zone dello spazio, ma può transitare solo in alcune orbite, emettendo o acquistando una precisa quantità di energia. Questa è una delle storielline che si possono memorizzare più facilmente, ma che significato può avere per chi, e a maggior ragione per uno studente di 15-16 anni, non abbia conoscenze significative di fisica.

Queste conoscenze fisiche mancano a tutti gli studenti della scuola secondaria superiore con l’eccezione del liceo scientifico e degli indirizzi sperimentali dove la fisica viene affrontata nell’arco di 3 o più anni. Ma generalmente anche in questi casi più felici la chimica viene insegnata al 3° o al 4° anno quando lo sviluppo delle conoscenze fisiche è, se va bene, a metà del cammino.

Tuttavia queste conoscenze fisiche non sarebbero ancora sufficienti per dare significato ai concetti chimici ed al linguaggio chimico del Novecento senza una significativa conoscenza da parte degli studenti di alcune importanti classi di sostanze e trasformazioni chimiche e delle leggi macroscopiche fondamentali.

 

Il migliore dei mondi possibili

Il migliore dei mondi possibili non è certamente quello in cui viviamo, lacerato da conflitti sanguinosi in molte parti (dimenticate) del mondo e abitato da una umanità che nella stragrande maggioranza è sfruttata, o comunque esclusa da tutto ciò che i redattori e i lettori di Didi ritengono il minimo indispensabile per una vita civile. La Redazione ritiene però che sia possibile migliorare il mondo che abitiamo a partire da quanto, qui e nell'immediato, ci sta più a cuore: la salute, la sicurezza, la protezione dell'ambiente.

 


Il migliore dei mondi possibili: prospettive didattiche e invito al dialogo

Erminio Mostacci

IPS "Ada Gobetti Marchesini", Torino

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A fronte di un mio personale interesse – coinvolgimento con le problematiche ambientali, la sicurezza del lavoro, etc. - intendo nel prossimo anno scolastico elaborare ed arricchire quanto già realizzato lo scorso anno (si veda il numero 9 di Didi), per proporre gli argomenti 'ambientalisti' in più classi, nello sviluppo stesso della programmazione curricolare dei corsi di chimica. Esempi rilevanti possono essere quelli di uno studio sistemico delle cause dell’effetto serra, della desertificazione, del ruolo dei cloro – fluoro – carburi nel buco dell’ozono, etc.

In ogni caso, la vastità, l’interconnessione e la complessiva ramificazione trasversale (anche a livello multidisciplinare) degli argomenti e dei fenomeni esigono uno sforzo appropriato di comprensione, d’acquisizione e di catalogazione degli svariati materiali disponibili e nelle fasi conclusive, sarà necessario procedere con adatti mezzi al fine di operare una valutazione sistematica ed euristica delle diverse fonti.

Per organizzare un intervento esteso su più classi sarà quindi necessario consolidare e definire un intervento ‘in itinere’ su più aspetti; fra i quali cito schematicamente i seguenti, a mero titolo d’esempio:

Allo stato attuale, le principali fonti consultate, per l’elaborazione del lavoro, sono costituite in prevalenza dalle risorse presenti in Internet, sotto forma di siti, d’immagini, di documenti multi-mediali audio e video, d’articoli divulgativi e scientifici, di banche dati, etc. Ovviamente la mole delle informazioni è formidabile, pertanto è stato possibile preparare (e presentare in una unità didattica realizzata in Power Point) solamente alcuni aspetti, fornendo, in questa fase preliminare, alcune delle chiavi d’interpretazione, eventualmente utilizzabili per un lavoro di ‘de – costruzione’, rimodellazione ed authoring finale degli studenti, da svolgere nel prossimo anno scolastico.

Nell’articolo precedente il tema trattato riguardava il programma internazionale di gestione dei prodotti e dei materiali chimici Responsible Care®. In questo secondo intervento si propone al contributo critico dei lettori del Bollettino DiDi un resoconto del lavoro svolto, indagando nella rete alla ricerca degli aspetti più ricchi di significato in campo ambientale.

Si tratta di un intervento di prima approssimazione che dovrà essere senz’altro riesaminato ed approfondito ulteriormente. Nelle intenzioni esso costituisce un primo nucleo fondante di una banca dati da aggiornare via via, con il contributo di altri docenti e con quello degli studenti più coinvolti e partecipi.

Nel prosieguo di quest’articolo, sono presentati soltanto alcuni siti italiani, dei quali si forniscono molto sinteticamente:

Nei prossimi numeri del bollettino saranno esaminati altri siti italiani, indirizzi e banche dati che i lettori vorranno segnalarmi ed ovviamente una raccolta di fonti e risorse particolarmente utili a livello internazionale (IARC, EPA, NIOSH, etc.).

AMBLAV.

http://www.amblav.it

Sito dedicato alla sicurezza ed all’igiene del lavoro.

Navigando all’interno del sito sono reperibili i principali riferimenti normativi (estremamente aggiornati) sugli argomenti sopra citati. Sono inoltre presenti molti programmi per la gestione della sicurezza negli ambienti di lavoro – registro infortuni – documento conclusivo di valutazione dei rischi – piano d’emergenza – valutazione e documentazione di prevenzione incendi, etc.

Per gli operatori del settore e per quanti possano essere interessati è possibile l’iscrizione gratuita ad uno o più gruppi di posta elettronica degli aggiornamenti (Sicurlav, etc.) e l’accesso ad altre utili banche dati.

Particolarmente ben organizzati e senz’altro utili, sono i rimandi ai siti sia nazionali, sia internazionali. Essi consentono di reperire e scaricare quanto è stato elaborato in altri paesi e/o altre situazioni di particolare interesse.

DIRITTO all’AMBIENTE.

http://www.dirittoambiente.com/

Sito che costituisce un punto di convergenza fra lo studio dell’ambiente sotto il profilo giuridico – legislativo e tecnico – scientifico. E’ destinato ad una vastissima serie d’utenti, dalle Associazioni operanti nel territorio, agli operatori della pubblica amministrazione, etc.

Sono raccolte le principali normative, documenti e testi molto aggiornati. E’ inoltre possibile formulare domande a contenuto tecnico e/o normativo ed ottenere in tempi brevissimi una risposta in linea a cura di esperti del settore che collaborano con la gestione del sito. Il servizio in questione è in collaborazione con il WWF Italia.

EIDOS.

http://www.eidos.it

Sito dedicato allo sviluppo sostenibile ed all’impatto ambientale, sia da un punto di vista dei riferimenti normativi, sia della ricerca di risorse informatiche e delle diverse banche dati.

ENEA.

http://www.enea.it

Risorsa della rete dedicata espressamente a questioni energetiche e di compatibilità ambientale. Sono presenti una quantità formidabile d’informazioni e di collegamenti con centri di documentazione e di progettazione sia nazionale, sia internazionale. Di particolare interesse sono le documentazioni originali ed i progetti sulle fonti energetiche alternative, studiate sotto il profilo della resa ed anche della compatibilità ambientale.

FEDERCHIMICA.

http://www.federchimica.it/

Si tratta del sito dell’associazione delle aziende chimiche italiane. E’ senz’altro un punto di riferimento preciso per gli argomenti connessi con la produzione, l’etichettatura, l’immagazzinamento, il trasporto, il riciclaggio, etc. dei materiali prodotti dalle aziende del settore.

La navigazione all’interno del sito consente il recupero di fonti preziose per il nostro campo specifico d’indagine; di particolare importanza si segnala la documentazione ed i programmi relativi a ‘Responsible Care®, di cui ci si è occupati nell’articolo comparso nel numero precedente del bollettino, che ha costituito una delle premesse del lavoro iniziale svolto con le classi.

KYOTO CLUB.

http://www.kyotoclub.it/

In questo sito si possono trovare interessanti risorse sull’ambiente a cura di delle imprese associate nel progetto. Mi sembrano particolarmente curati i ‘links’ ed i rimandi ai documenti originali.

ISPESL.

http://www.ispesl.it/

Il sito dell'Istituto Superiore per la Prevenzione e la Sicurezza del Lavoro (I.S.P.E.S.L.), organo tecnico-scientifico del Servizio Sanitario Nazionale che dipende dal Ministero della Sanità, è una fonte fondamentale d’informazione, di dati statistici e di documentazione tecnica nel campo della prevenzione degli infortuni, delle malattie professionali, etc.

Fra i campi specifici più importanti, si segnalano quelli relativi all’individuazione dei criteri di sicurezza e dei relativi metodi di rilevazione ai fini dell'omologazione di macchine, componenti di impianti, apparecchi, strumenti e mezzi personali di protezione, quelli di prevenzione dei lavoratori contro i rischi di incidenti rilevanti connessi a determinate attività industriali ed anche quelli di protezione dei lavoratori contro i rischi derivanti da esposizione ad agenti chimici, fisici e biologici durante il lavoro.

LEGAMBIENTE.

http://www.legambiente.it/

Nelle pagine del sito sono presentati dati e risorse importanti per chiunque si dedichi allo studio dell’ambiente, sia per un approccio formativo – educativo, sia per chi abbia bisogno di dati e documentazioni originali. Di particolare interesse le indagini in campo ambientale e le iniziative relative ad esempio al monitoraggio dello stato d’inquinamento delle risorse idriche.

MINISTERO dell’AMBIENTE.

http://www.minambiente.it/Sito/home.asp

Sito dedicato a tutti i temi dell’ambiente, dello sviluppo sostenibile, degli effetti dell’inquinamento, etc. Ricchissimo di documentazione e dati, può costituire un’ottima banca dati di riferimento per l’attività d’informazione e formazione, non solamente a livello didattico.

Moltissimi i settori sviluppati, fra i principali, ritengo che siano particolarmente degni di nota:

La ‘navigazione’ all’interno del sito è assai agevole; si accede agli argomenti fondamentali, dei quali sono forniti utili riassunti in un riquadro laterale, attraverso un menù della pagina principale.

Ovviamente, come già messo in luce all’inizio, questa rapida recensione dei siti costituisce soltanto un primo punto di riferimento sul tema, il lavoro proposto è soltanto abbozzato e dovrà essere ampliato nei prossimi numeri.

L’intento è quello di costruire una risorsa multimediale da utilizzare in tempi e modi successivi per costruire un progetto didattico con gli studenti. A questo scopo potrebbe essere utile aprire una sezione permanente nel sito:

http://minerva.ch.unito.it, ove potrebbero essere raccolti i vari articoli del bollettino, le osservazioni dei colleghi, i documenti, le fonti legislative originali, le informazioni e le novità del settore, le unità didattiche e quant’altro sarà ritenuto utile per approfondire il lavoro.

Confido nella collaborazione dei lettori del bollettino, per completare l’indagine, per ampliarla il più possibile e per rendere sempre più esauriente ed approfondita l’analisi di ciascuna risorsa esaminata.


Il XII° Congresso della Divisione di Didattica della Società Chimica Italiana

Giacomo Costa

Presidente della Divisione di Didattica

costa@dsch.univ.trieste.it

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Il XII° Congresso della Divisione di Didattica della Società Chimica Italiana (SCI) "I nuovi curricoli e le esigenze della società" si è tenuto dal 7 al 10 Novembre 2001 a Trieste nella nuova Sala Congressi del Campus Universitario. Dopo i rituali saluti del Magnifico Rettore e del Sindaco, i lavori sono stati ovviamente dettati in buona parte dalla situazione problematica nella quale versa la scuola italiana con la riforma in atto, in particolare per quanto concerne la formazione scientifica. Una crisi delle vocazioni alle scienze naturali (fisica chimica e biologia) è infatti rivelata dal drammatico calo delle iscrizioni alle Facoltà Universitarie. La conferenza del Dott. Bruno Forte, Dirigente Regionale Scolastico, ha analizzato le esigenze da soddisfare e le difficoltà da superare per l'adeguamento della formazione scientifica nella scuola di domani con riguardo anche ai compiti che verranno assegnati alle Università con

la Scuola di Specializzazione, l'orientamento e il tutoraggio. Ciò richiederà, in sede locale, la collaborazione attiva fra gli Atenei di Trieste e di Udine. La Dott. Elisabetta Davoli, ispettrice del Ministero per l'Istruzione e l'Università ha prospettato con chiare argomentazioni, le indicazioni che emergono per la riforma della scuola in sede ministeriale e che verranno presentate entro l'anno alle associazioni disciplinari ed alla comunità delle scuole italiane. Anche in relazione a tale confronto, un'intera sessione del Congresso è stata dedicata appunto ai curricoli, con i contributi dei professori Aquilini, Carpignano, Massidda, Olmi, Pera, Riani, sui lavori che erano stati avviati già contestualmente ai progetti della

riforma Berlinguer. Ai temi generali della formazione scientifica si riferivano i contributi di Borsese e Valitutti. Nuove considerazioni e sollecitazioni su temi della storia ed epistemologia della chimica sono state offerte da Cerruti, Fiorentini, Ciardi, Roletto. Con la tavola rotonda attorno alla quale sedevano i Presidenti delle associazioni disciplinari della Fisica (AIF, Govoni; SCI, Costa; ANISN, Terreni), è stata prospettata la collaborazione fra le tre Associazioni per una evoluzione della didattica delle scienze con un' insegnamento integrato nella scuola di base Si prevedono anche iniziative congiunte delle tre Associazioni da realizzare anche nella prossima fase della riforma. Si è discusso infatti con gli interventi di Villani, Carasso Mozzi, Dall'Antonia, dell'unitarietà della scienza e delle strategie per l'integrazione dei saperi.

L'insegnamento integrato delle tre scienze sperimentali sembra essere una via obbligata per la formazione scientifica nella scuola di base ed è una strategia importante anche per la preparazione dei giovani ad una più profonda consapevolezza della inseparabilità dei contributi della Chimica, della Fisica e delle Scienze Naturali sia alla conoscenza della natura che al progresso tecnologico. Il logo stesso del Congresso riporta con "l'albero delle scienze" una ingenua ma espressiva metafora dei rapporti fra queste tre discipline.

Sul piano operativo si collocano progetti avviati in Piemonte e Lombardia e in un prossimo futuro a Trieste con la collaborazione delle tre Associazioni.

Il Congresso è stato ampiamente pubblicizzato con l’organizzazione di una conferenza stampa di presentazione di cui è stato riportato sul maggior quotidiano locale IL PICCOLO, con l’inserimento del programma completo sul sito del Comune di Trieste (http://www.retecivica.trieste.it) e su quello di Eureka (http://www.univ.trieste.it/eureka ) e del CIRD (http://www.units.it/cird oltre che della Divisione di Didattica Chimica della SCI, e con la spedizione di programmi ed inviti ad un indirizzario selezionato. Una rassegna di libri di testo è stata presentata dalla Editrici Zanichelli e Edumond ed è stata poi commentata, in sede congressuale, dal Dott. Ferrari. E’ stato proiettato un cortometraggio di orientamento e promozione didattica per studenti di scuole superiori realizzato da C.Tavagnacco, E.Alessio del Dipartimento di Scienze Chimiche con la collaborazione del Servizio Televisivo interdipartimentale dell’Università di Trieste. I lavori del Congresso sono stati seguiti attivamente da più di 130 docenti, provenienti da tutta Italia, fra scuole dell’obbligo, medie superiori e Supervisori del tirocinio delle Scuole di Specializzazione, la cui ampia e qualificata partecipazione è stata facilitata da particolari condizioni di iscrizione e ospitalità grazie anche al generoso supporto dato dagli sponsor. Saranno raccolti gli Atti del Congresso.

La Divisione di Didattica Chimica vuole in questa occasione segnalare alle altre Divisioni della SCI il rischio di una riduzione quantitativa e qualitativa dei laureati in chimica tale da compromettere il mantenimento di un adeguato livello della ricerca scientifica e nello stesso tempo richiamare l'attenzione sul continuo degrado dell'immagine della chimica. Il Congresso vuole perciò indicare alle altre Divisioni disciplinari della SCI la necessità di sostenere coralmente l'attività della Divisione di Didattica sia per migliorare la preparazione di nuove giovani forze alla ricerca nei diversi settori della chimica sia per recuperare l'immagine ed il significato delle scienze chimiche.

INFO: Prof. Giacomo Costa

Dip. di Scienze Chimiche, Università di Trieste

Via Giorgieri 1, 34127 Trieste, Italia

tel 0406763945 fax 0406763903


Indice dell'ultimo numero di CnS, Chimica nella Scuola

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EDITORIALE

Anno nuovo... di Paolo Edgardo Todesco

DIVULGAZIONE E AGGIORNAMENTO

Riflessioni su isomeria, simmetria e chimica quantistica.

Il casi del dicloroetilene

di Ivan Baraldi

ESPERIENZE E RICERCHE

Che tipo di esperimenti ci sono nei libri di testo di Chimica?

di Manuela Crescenzi, Manuela Mancini, Eugenio Torracca

Il laboratorio di didattica...e la didattica del laboratorio

L’esperienza dell’indirizzo di Scienze Naturali della sede di Firenze

della SSIS Toscana

di Fabio Olmi, Sandra Gavazzi

GIOCHI DELLA CHIMICA

Giochi e Olimpiadi della Chimica 2001

di Mario Anastasia

 

RUBRICHE

UNO SGUARDO DALLA CATTEDRA

Ed ecco che rispunta ... Piaget

di Ermanno Niccoli

RECENSIONI

CHIMICA E POESIE

NOTIZIE

 

 


Oltreconfine

 
I territori fuori della scienza in senso stretto e didattico ci sono così poco familiari da porli mentalmente oltreconfine, neutrali o addirittura ostili rispetto ai nostri compiti di educatori e di ricercatori. Una scienza priva di dubbi e di esitazioni sembra essere l'unica accettabile dall'opinione comune, così che educatori e ricercatori tengono ogni ansia etica o conoscitiva per sé, o meglio ancora la rimuovono. Così la redazione di Didi invita a visitare nuovi luoghi, i luoghi della critica.


Introduzione alle Biotecnologie

Claudio Dati

claudio.dati@unito.it

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Secondo la Convenzione sulla Diversità Biologica, il termine biotecnologie indica "...qualsiasi applicazione tecnologica che faccia uso di sistemi biologici, organismi viventi o loro derivati per produrre o modificare prodotti". Applicando questa definizione, è evidente che le biotecnologie fanno parte dell'esistenza umana da migliala di anni. Negli ultimi anni però il termine viene usato per indicare le tecnologie del DNA ricombinante (spesso definite anche ingegneria genetica) che comportano un intervento diretto di modificazione del DNA dell'organismo utilizzato. Le tecniche di biologia molecolare sviluppate negli ultimi trent'anni permettono, infatti, di selezionare un particolare tratto di DNA, di produrlo in grandi quantità in provetta, di modificarlo, di inserirlo in cellule di un organismo che può essere molto diverso da quello di origine. Il tratto di DNA trasferito da un organismo ad un altro è chiamato transgene, anche se in realtà si tratta di una versione semplificata del gene. L'organismo ricevente è detto transgenico (o anche geneticamente modificato). Le moderne biotecnologie, presentate da alcuni come un forziere carico di tesori e da altri come un pericoloso vaso di Pandora, sono al centro di un acceso dibattito che spesso è fatto più di propaganda che di contenuti.

Le applicazioni delle moderne biotecnologie sono ormai molte e diverse tra loro. Per cercare di comprendere le potenzialità, i rischi e in genere l'impatto che possono avere sulla nostra vita e sull'ambiente occorre considerare diversi aspetti.

Innanzitutto il tipo di organismo modificato. Si può trattare di microrganismi, cioè batleri, lieviti, o anche cellule eucariote, ad esempio umane o di altri mammiferi, o di insetti; oppure può trattarsi di piante, oppure ancora di animali.

Il tipo di modificazione è molto importante. Questa può riguardare, ad esempio, un singolo enzima già esistente nell'organismo in modo da renderlo più efficiente. Però si possono anche trasferire caratteristiche del tutto nuove, mediante transgeni provenienti da organismi simili o anche rtiversi. Come vedremo, il trasferimento può essere fatto con modalità diverse che ne determinano anche la via di trasmissione ai discendenti e ouindi la probabilità di propagazione nell'ambiente. Infine occorre tenere m'esente che si può anche eliminare una certa caratteristica, per esempio una sostanza tossica.

Le modalità di utilizzo degli organismi modificati possono essere fondamentali per valutare il più o meno probabile enetto sull'ambiente. Infine è importante la finalità della modificazione, cioè per esempio: ricerca scientifica, disinquinamento, produzione di tarmaci, produzione o miglioramento del cibo, oppure ancora produzione di cellule o organi per trapianto. Esaminerò di seguito alcune applicazioni delle moderne biotecnologie.

I primi organismi modificati geneticamente sono stati dei batteri. Attualmente esistono migliala di varietà di microrganismi modificati geneticamente: batteri, lieviti e cellule eucariote, comprese le colture di cellule umane e di altri mammiferi.

La finalità principale è di ricerca scientifica. Questi microrganismi sono usati per produrre particolari reagenti di elevata purezza oppure come modelli per studiare il funzionamento delle cellule. In entrambi i casi hanno permesso di acquisire molte conoscenze sulla biologia della cellula. L'uso probabilmente più noto al grande pubblico è la produzione di tarmaci tra cui l'insulina, l'ormone della crescita, l'eritropoietina. Farmaci e reagenti prodotti da microrganismi modificati sono in genere più puri, o più facilmente purificabili, più economici, meno inquinanti, più sicuri per l'uso terapeutico.

Importanti prospettive future sono: la produzione di enzimi per sostituire lavorazioni che attualmente fanno uso di reagenti chimici inquinanti (ad esempio: lavorazione della carta); il disinquinamento mediante batteri in grado distruggere efficacemente sostanze inquinanti, per esempio di idrocarburi.

I microrganismi modificati sono mantenuti in ambienti controllati e confinati e non sarebbero comunque in grado di vivere al di fuori dei particolari terreni nutritivi nei quali vengono cresciuti. Il loro impatto ambientale è di fatto trascurabile.

Nel caso del disinquinamento, invece, si prevede il rilascio nell'ambiente. In questo caso, comunque, si possono utilizzare ceppi di batteri "migliorati" in modo da fare più efficacemente quello che già sono in grado di fare, senza ricorrere al trasferimento di geni tra specie diverse.

Mediante opportune tecniche è possibile ottenere un intero animale che porti l'inserimento o l'eliminazione di un certo gene in tutte le cellule. Queste tecniche sono state applicate soprattutto ai topi ma anche a maiali pecore, bovini, polli. Anche in questo caso l'applicazione sin qui prevalente è la ricerca scientifica. Esistono ormai migliala di ceppi di topi transgenici che hanno permesso di ottenere molte informazioni estremamente preziose sul ruolo svolto da centinaia di geni e, in generale, sul comportamento delle cellule. Credo che sia impossibile esagerare l'importanza di questo modello nella ricerca biologica attuale.

Altre applicazioni prevedono invece il "miglioramento" delle caratteristiche degli animali da allevamento, obiettivo già perseguito da anni con le tradizionali tecniche di incrocio.

Molti progetti di modificazione genetica di animali mirano alla produzione di nuovi tarmaci (come emoderivati umani per il trattamento dell'emofilia) oppure di enzimi per scopi industriali. Per evitare, o comunque ridurre al minimo, eventuali enetti del transgene sulla vita dell'animale, si mira a farlo esprimere soltanto in alcuni organi o tessuti. Particolarmente interessante è la prospettiva di far produrre le sostanze di interesse nel latte di pecore o di bovine. Si calcola che una ventina di mucche transgeniche sarebbe in grado di produrre l'intero fabbisogno mondiale del Fattore IX della coagulazione umano, permettendo di trattare la più diffusa forma di emofilia abolendo il ricorso a prodotti derivati da donazioni di sangue e il conseguente rischio di infezioni.

Le prospettive per il futuro sono di poter produrre nel latte enzimi da usare per scopi industriali, come già detto a proposito dei batteri. Ma perché, ci si potrà chiedere, usare animali transgenici invece dei batteri, che si possono manipolare e allevare molto più facilmente? Il problema è che ci sono molte proteine di animali la cui produzione nei batteri non avviene in modo corretto. Per ovviare a questo inconveniente si possono modificare cellule animali in coltura, che comportano costi più elevati rispetto ai batteri, oppure animali interi.

Come nel caso dei microrganismi, gli animali possono essere allevati in ambienti controllati e la diffusione accidentale del transgene alle popolazioni selvatiche di animali affini è virtualmente impossibile.

La modificazione genetica di varietà di piante coltivate è stata effettuata con diversi obiettivi. La pianta modificata può diventare resistente: 1) all'attacco di insetti, virus o altri parassiti, oppure 2) verso condizioni climatiche particolari, quali siccità o salinità o ancora 3) all'uso di erbicidi. Altre modificazioni mirano al miglioramento delle proprietà nutritive, come un maggiore contenuto di proteine, vitamine o microelementi. Appare molto interessante nche la possibilità di modificare la composizione dei grassi e degli olii non tolo per migliorarne le qualità nutritive ma anche per renderli più adatti a usi industriali. Inoltre sono molto avanzati gli studi per avere piante in erado di produrre tarmaci e vaccini.

È chiaro che la coltivazione di vegetali implica alla fine il loro rilascio nell'ambiente. Questo fatto e, soprattutto, l'impiego di organismi transgenici nella produzione del cibo hanno causato una certa preoccupazione in una parte dell'opinione pubblica e scatenato un dibattito piuttosto acceso. Ciò è avvenuto particolarmente in Europa e in misura molto minore | nell'America Settentrionale. La sfiducia dei consumatori europei nelle politiche di sicurezza alimentare dei propri governi e dell'Unione ha le sue motivazioni nel modo, a dir poco inadeguato e negligente, in cui sono stati gestiti i fenomeni della "mucca pazza" e dei "polli alla diossina". Il cittadino medio ha scarse conoscenze scientifiche, soprattutto in biologia, e non viene certo aiutato da mezzi d'informazione che mirano a fare sensazione piuttosto che a informare. (Riuscite a ricordare una trasmissione televisiva o articolo di giornale che vi abbia informato sulla trafila di controlli cui viene sottoposta una pianta modificata prima di essere usata per la produzione di cibo?). Inoltre le prime piante transgeniche attualmente coltivate in campo aperto sono varietà di mais, soia, cotone, resistenti ad alcuni insetti oppure ad un erbicida e sono prodotte da grandi compagnie multinazionali. Per questi motivi sono state percepite come un grande affare per i produttori senza utilità per le persone. Quindi la presenza di interessi economici e posizioni ideologiche contrastanti hanno dato origine a una discussione in cui predominano notizie inesatte o fasulle e affermazioni propagandistiche a scapito evidentemente della informazione e della possibilità di compiere scelte informate e razionali.

Vorrei analizzare alcuni dei punti in discussione cominciando da quello della sicurezza alimentare. Molte discussioni, sentite o sostenute, mi hanno convinto che molti discorsi fatti in proposito da coloro che sono contrari "a prescindere" (come direbbe Totò) sono pretestuosi e usati fondamentalmente perché efficaci nello spaventare la gente.

I timori maggiori riguardano un possibile aumento delle allergie, la diffusione della resistenza agli antibiotici e non meglio precisati "possibili effetti a lungo termine". Come stanno le cose a questo proposito? Mi sembra evidente che l'assenza di tossicità acuta dei cibi transgenici attualmente in commercio sia dimostrata dal loro consumo senza inconvenienti da ormai cinque, sei anni, soprattutto in USA e Canada.

Del resto, quando si vogliono contrapporre le piante modificate a quelle tradizionali occorre osservare che le piante coltivate sono diverse dai loro progenitori spontanei. Generalmente si tratta di ibridi, prodotti da incroci e selezioni condotte per secoli dagli agricoltori. Alcune sono state ottenute fondendo insieme due interi genomi, come il trinciate usato largamente per la panificazione negli ultimi trant'anni nell'Europa centro-orientale. Altre sono state ottenute inducendo numerose mutazioni per mezzo dei raggi X, come il grano duro Creso con cui si fa molta della nostra pasta. In confronto l'ingegneria genetica introduce un solo o pochi transgeni che portano le modificazioni volute. E vero che l'inserzione del materiale genetico estraneo può, almeno in via teorica, alterare le caratteristiche delle piante manipolate e che esiste sempre la possibilità di non meglio identificati enetti a lungo termine. Ma il problema si dovrebbe porre, logicamente, anche per tutte le varietà ottenute mediante tecniche tradizionali, per le quali nessuno ha mai richiesto analisi particolari e tanto meno moratorie. Si deve anche considerare che gli effetti a lungo termine della maggioranza dei cibi naturali ci sono largamente ignoti.

Una posizione razionale richiede che nuovi cibi vengano analizzati al meglio delle conoscenze, per valutarne l'accettabilità e non una indimostrabile "innocuità assoluta". Gli strumenti ci sono: sono le analisi di tipo tossicologico condotte su altre specie animali, ad esempio topi e ratti, che si sono evoluti per secoli a stretto contatto con la nostra specie. Queste analisi saranno anche più importanti per la prossima generazione di piante transgeniche che saranno prodotte proprio per variarne le qualità nutritive. E evidente che si deve trattare di studi ben disegnati e ben eseguiti. A questo proposito vale la pena di ricordare uno studio, pubblicato nel 1999 sulla rivista inglese "Lancet", sull'effetto di una patata transgenica sull'intestino dei ratti. Nelle patate in oggetto era stato inserito un gene, prelevato dal bucaneve, che portava alla produzione di una sostanza tossica che avrebbe dovuto difenderle dall'attacco da parte di alcuni vermi. Gli autori riportavano danni alla mucosa intestinale dei ratti alimentati con queste patate. Gli oppositori delle biotecnologie citano spesso questo articolo come prova che le modificazioni genetiche sono intrinsecamente dannose. La lettura dell'articolo e del successivo dibattito scatenatesi sulle pagine della stessa rivista indicano una realtà diversa. La dieta dei ratti aveva un contenuto di proteine pari al 40 per cento della dieta standard raccomandata per questi animali, la maggior parte della tossicità era dovuta alla somministrazione di patate crude (!), mancavano i controlli più elementari per poter attribuire il resto della tossicità alla manipolazione genetica. Ovvero, uno studio del tutto preliminare che deve essere ripetuto e condotto in modo adeguato. Il problema di possibili allergie si pone quando si introducono sostanze derivate da specie conosciute come allergeniche oppure che sono completamente nuove per l'alimentazione umana. Il problema è in. realtà già affrontato con opportune analisi che portano all'immediata bocciatura della pianta nelle primissime fasi dello studio.

La comparsa di batteri resistenti agli antibiotici usati in terapia è un problema reale ma è dovuto all'uso sconsiderato degli stessi antibiotici nella terapia umana e nell'allevamento del bestiame. Ha invece poca attinenza con la produzione di piante modificate. I geni per la resistenza agli antibiotici vengono introdotti, in aggiunta al transgene di interesse, per distinguere e selezionare le cellule che sono state effettivamente modificate. Comunemente, la pianta modificata non li esprime e non ne è mai stata osservata la trasmissione ad altri organismi. L'uso di questi geni è dovuto alla scarsa resa del procedimento di trasferimento genico. Con il miglioramento delle tecniche, questi non verranno più utilizzati. In effetti la Novartis ha già messo a punto un procedimento che non li usa (e lo ha messo a disposizione di alcuni Paesi del terzo mondo). A questo punto si tratta evidentemente di un non-problema.

Un altro argomento di scontro è la relazione tra le piante transgeniche e la fame nel mondo. Il problema è complesso e mi limiterò a fare notare alcuni fatti. Secondo dati FAO, la popolazione mondiale è attualmente di circa 6 miliardi; la produzione di cibo sarebbe sufficiente per circa 6,4 miliardi di persone; circa 0,8 miliardi soffrono la fame. Ora come ora il problema è sicuramente economico-politico. Ma la popolazione contìnua a crescere. Per il 2025 si prevedono 8 miliardi di abitanti. Come fare a produrre cibo per tutti? Aumentando la superficie di terra coltivata, a scapito delle aree selvagge, oppure aumentando la resa delle coltivazioni? La seconda sembra essere la più sensata. Occorre però fare attenzione a non aumentare l'impatto dell'agricoltura sull'ambiente. Se si tiene conto che nell'agricoltura dei paesi poveri una parte di raccolto variabile tra il 30 e 1'80 per cento (a seconda delle condizioni climatiche) viene distrutta dai parassiti, si comprende che l'introduzione di varietà di piante locali resistenti alle malattie o ancora a condizioni sfavorevoli (siccità, salinità) può dare un valido contributo all'aumento della quantità di cibo e quindi alla riduzione della povertà e della fame.

Un altro problema socioeconomico, strettamente collegato con il precedente, è la paura che le biotecnologie porteranno al monopolio delle sementi, alla dipendenza dei contadini dei paesi poveri nei confronti delle multinazionali. Il problema della dipendenza del mondo povero dai Paesi avanzati è reale e complesso ed esula dalle mie competenze. Anche qui però vorrei fare notare alcuni fatti. Si tratta innanzitutto di un problema che esiste già e che va affrontato in termini politici ed economici. Non è corretto addossarne la colpa alle moderne biotecnologie per rifiutarle. Se è vero che le demonizzate multinazionali mirano a produrre piante su cui fare dei guadagni, è altrettanto vero che le biotecnologie non si riducono a questo. La Cina, e persino Cuba sono impegnate a sviluppare piante resistenti a particolari malattie. Le tecniche richieste non sono certo più costose dei programmi di acquisto o produzione di armi perseguiti dai governi di molti paesi "poveri"!

Secondo me non si tratta di rifiutare una tecnologia su queste basi, ma di regolamentarla in maniera che ne traggano giovamento i paesi più poveri. Questo si può fare con leggi sui brevetti più eque. E noi Paesi ricchi dovremmo sostenere lo sviluppo di centri pubblici di ricerca biotecnologica nei Paesi poveri. (Quest'ultima non è una mia idea originale, l'ho presa dal rapporto del Nuffield Council on Bioethics, un organismo che fornisce consigli al governo britannico in materia di bioetica). Occorre quindi esaminare i possibili enetti sull'ambiente. Un primo problema è la possibile riduzione della biodiversità. Questo termine però è spesso usato a sproposito. Si dice che l'introduzione di varietà con migliori caratteristiche di crescita potrebbe portare alla scomparsa delle varietà tradizionali. Il rischio è reale, però, ancora una volta, vale per tutte le nuove varietà in qualunque modo queste siano ottenute. Del resto, l'eventuale perdita di una varietà coltivata è più un danno culturale che ambientale. Se, come auspicabile, si produrranno varietà di piante transgeniche adattate a diversi climi locali, la biodiversità delle specie coltivate potrà addirittura aumentare.

Ma i veri rischi per la vera biodiversità sono altri: si tratta dei possibili danni a specie di insetti utili (per esempio api) o semplicemente non dannosi per le colture, agli uccelli che vivono attorno ai campi coltivati, alla microfauna e alla microflora del terreno. Nessuno ha al momento una risposta a questi interrogativi. Certo, ci possiamo aspettare che la coltivazione di una pianta resistente ai parassiti, comportando un uso minore di pesticidi, abbia effetti positivi sulla biodiversità. Ma solo la coltivazione sperimentale in campo può darci delle risposte.

Infine rimane il rischio di diffusione dei transgeni nell'ambiente. Questo è almeno teoricamente possibile mediante due modalità molto diverse. La prima è l'impollinazione di varietà o specie simili selvatiche da parte della nianta transgenica. Il passaggio e l'acquisizione di geni per questa via è dimostrata, e largamente utilizzata nei metodi tradizionali di incrocio. Bisogna subito dire che il potenziale pericolo è molto variabile a seconda del transeene in oggetto. Per esempio, se le specie di riso selvatico, infestanti e non adatte all'alimentazione, ricevessero un gene di resistenza a un erbicida, allora potrebbero veramente essere delle "super-erbacee" e potrebbero costituire un problema. Se invece ricevessero i geni per la produzione della vitamina A, la loro capacità di crescita resterebbe invariata, cioè queste piante non ne trarrebbero un vantaggio selettivo. La limitazione della diffusione di un transgene tramite impollinazione può essere fatta in almeno due modi. Si può rendere sterile la discendenza, come avviene nella tecnologia cosiddetta "terminator" (che però è stata contestata per altri motivi). Oppure si può introdurre la modificazione nel DNA di organuli speciali della cellula vegetale: i cloroplasti. Questi sono sede della fotosintesi e sono i veri bersagli dell'azione di alcuni erbicidi. Il polline è privo di cloroplasti (che vengono ereditati solo per via materna) e quindi non può diffonderli nell'ambiente.

La seconda modalità, almeno potenziale, di trasferimento di geni potrebbe avvenire a opera di virus o di elementi mobili presenti nei genomi delle piante. Noi non sappiamo se i transgeni possano essere trasposti in maniera più o meno efficace della frequenza naturale di scambio di elementi genetici tra piante diverse. Peraltro, non conosciamo neppure questa. Sappiamo però che questo è un enetto sufficientemente raro da permettere il mantenimento dell'identità delle specie esistenti. Questo è un campo in cui è necessario compiere ancora molte ricerche. Soprattutto sperimentazione in campo. Anche per questo aspetto comunque, il reale pericolo dipende dal singolo transgene in oggetto.

Presentate le potenzialità e i rischi delle biotecnologie, mi sembra che queste non si possano semplicemente accettare o rifiutare in blocco. Si deve invece caso per caso fare un bilancio dei vantaggi e dei rischi, tenendo ben presente che non esistono attività umane prive di rischio.

Chi deve condurre gli studi per valutare gli impatti delle varietà transgeniche? Ovviamente, come per qualsiasi prodotto, la valutazione non può essere lasciata al solo produttore. Una soluzione sensata mi sembra la seguente. La sperimentazione deve essere a carico di chi vuole produrre un bene a scopo commerciale (e non certo a carico della collettività). I risultati e i criteri dello studio devono però essere comunicati ad agenzie pubbliche e da queste controllati con la collaborazione di consulenti esperti del settore e indipendenti. Questo è uno dei motivi per cui è fondamentale che ci sia un maggiore investimento nella ricerca pubblica in campo agrobiotecnologico. Un altro buon motivo, soprattutto nel nostro paese dove già esiste una tradizione di ricerca pubblica e praticamente nulla di privato, è che i laboratori de CNR, delle Università e del Ministero delle Politiche Agricole e Forestali possono contribuire efficacemente allo sviluppo di nuove varietà, di elevata qualità e a minore impatto ambientale, in collaborazione e non in contrapposizione con i nostri coltivatori.

Per gli intemautì indico solamente il sito della Cambridge Scientific Abstracts, un ricco elenco di siti suddivisi per categorie che è un ottimo punto di partenza:

http://www.csa.com/hottopics/gmfood/websites.html


 


 

 

Un sito per Didi

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La Divisione di Didattica cura un sito all'indirizzo http://minerva.ch.unito.it. Il sito è in prospettiva dedicato essenzialmente alla storia e all'epistemologia della chimica, ospita inoltre i diversi numeri di Didi, opportunamente indicizzati. Una rubrica - già abbastanza ricca - che ospita le 'tesine' di storia ed epistemologia della scienza prodotte dagli allievi del corso omonimo della SISS di Torino. È stata aperta una seconda rubrica riferita alla SISS di Torino dedicata all'attività di un laboratorio ipertestuale (Iperlab) di storia e epistemologia della scienza. Le informazioni contenute nel sito sono facilmente accessibili per la presenza di un motore di ricerca interno.

Anche in questo caso, come per i contenuti di Didi, il sito denominato "Minerva" potrà ssere arricchito a piacere, con l'unico costo del lavoro dei suoi amministratori. Qualunque collaborazione qualificata è benvenuta.

Come ricevere Didi 

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I colleghi che fossero interessati a ricevere presso il loro indirizzo personale di posta elettronica il bollettino  della Divisione di Didattica della Chimica, possono inviare una semplice richiesta via E-mail agli indirizzi riportati nella prima pagina di presentazione e cioè:

Prof. Luigi Cerruti        lcerruti@ch.unito.it
Prof. Erminio Mostacci        erminio.mostacci@tin.it

Come collaborare al Bollettino                                                                                     Ritorna al sommario

I colleghi che volessero collaborare con la redazione del bollettino della Divisione di Didattica della Chimica, possono mettersi in contatto con la redazione per proporre i loro lavori, le problematiche e le loro soluzioni; in particolare siamo interessati al racconto delle esperienze di didattica reale, vissuta nelle classi, a contatto con gli allievi.
Contiamo su una collaborazione estesa e partecipe, sia per migliorare la qualità del servizio offerto, sia per poter affrontare i vari aspetti connessi con l'attività didattica, con lo studio dei problemi e delle difficoltà nell'insegnamento, l'elaborazione di prove e test, sia strutturati, sia aperti, etc.


In particolare si indicano alcuni argomenti che possono risultare di ampio interesse nelle classi di Scuola Media Secondaria superiore:

- Segnalazione di articoli, pubblicazioni, interventi, seminari, etc.
- Segnalazione di siti WEB, di software e di altre risorse reperibili in rete.
- Prodotti chimici puri e prodotti commerciali.
- Normativa di sicurezza degli ambienti di lavoro (D.Lgs. 626-242, etc.).
- Etichettatura dei prodotti.
- Inquinanti ed impatto ambientale.

Ringraziando fin da ora quanti volessero collaborare, la redazione dá tutta la propria disponibilità per la diffusione dei materiali a tutti i colleghi delle varie scuole ed anche per aprire un tavolo di dibattito comune utilizzabile per lo svolgimento e, se possibile il continuo miglioramento degli interventi educativi

INFO: Erminio Mostacci, erminio.mostacci@tin.it