LA CHIMICA NELLA SCUOLA DELL’OBBLIGO: UNA PROPOSTA OPERATIVA PER LA SCUOLA ELEMENTARE

 

A. Bargellini*, L. Lardicci*, G. Raspi*, P. Riani*, E. Degl'Innocenti**, M. Gallo**, L. Manghesi**, M. Morelli**

* Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale, Università di Pisa

** Secondo circolo didattico - Pontedera (PI)

 

Il lavoro che viene qui presentato costituisce il primo risultato di un progetto di serie di unità didattiche riguardanti l'argomento "La materia, le sue proprietà e le sue trasformazioni".  I nuovi programmi della scuola elementare danno un notevole risalto alla scienze sperimentali, delle quali è da considerarsi componente fondamentale l'argomento "Fenomeni fisici e chimici"; la loro introduzione comporta però numerosi problemi, fra i quali possiamo identificarne due di particolare importanza:

 

·  La formazione degli insegnanti, che già nella relazionea medio termine della commissione dei Nuovi programmi viene indicata quale fattore chiave per la riuscita dell'operazione di rinnovamento dell'istruzione primaria;

·  La predisposizione di opportuni materiali didattici che tengano conto della realtà scolastica italiana.

 

Per il primo punto possiamo osserviamo che la preparazione media degli insegnanti di scuola elementare nel campo scientifico sperimentale risulta alquanto carente; il piano quinquennale di aggiornamento, giunto al secondo anno di attuazione, può fornire al massimo uno spunto valido per insegnanti che procedano poi ad ulteriori attività di formazione.  Maggiore incisività potrà avere la seconda fase prevista dal piano di attuazione dei Nuovi programmi, ma si tratta per ora di un progetto tutto da verificare.  I materiali didattici da predisporre dovrebbero essere costituiti da:

·  Testi per allievi, con ampio spazio dedicato alla parte sperimentale in forma di schede di lavoro o altro;

·  Testi per gli insegnanti, con indicazioni sia di carattere disciplinare, sia di carattere metodologico;

·  Kit per la sperimentazione;

·  Sussidi audiovisivi.

 

È a nostro avviso poco opportuno limitarsi all'importazione di materiali didattici esteri in quanto la loro impostazione, basata su realtà scolastiche molto diverse da quella italiana, pone sempre problemi di adattamento.  Questi materiali costituiscono comunque sempre un validissimo modello.  Il gruppo di ricerca in didattica della chimica operante nel Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale dell'Università di Pisa opera già da alcuni anni in di queste direzioni.  L'unità didattica "Miscugli e soluzioni", di cui diamo alcuni cenni sommari, rappresenta la conclusione di un progetto già sottoposto a sperimentazione "sul campo".

 

Idee pregresse - Concezioni spontanee

Alla base di una corretta attività didattica sta la rilevazione del punto di partenza: occorre identificare il bagaglio culturale posseduto dall'allievo (concezioni spontanee e conoscenze pregresse) per determinare quali idee dovranno essere rafforzate e quali invece dovranno essere sostituite o quantomeno modificate.  Questo lavoro ha costituito la prima parte della nostra ricerca, ed è stato oggetto di alcune pubblicazioni [1-3]; ci limitiamo quindi ad alcune note essenziali.

·  Argomento dell'indagine: fenomeni di interazione fra alcune sostanze di uso comune e l'acqua.  Sostanze impiegate: due solidi (zucchero e sabbia), due liquidi (aceto e olio).

·  Metodo di raccolta dei dati: interviste cliniche secondo il modello di Inhelder e Piaget.

·  Problemi particolari:

Idee possedute a priori dai bambini circa i fenomeni di interazione (Secondo te, cosa succede mescolando acqua e...?)

Effetto su dette idee di una semplice attività di manipolazione ed osservazione (Prova).

Linguaggio usato dal bambino nella formulazione dell'ipotesi.  Struttura del discorso.  Parola chiave.

Effetto dell'attività di manipolazione ed osservazione sul linguaggio.

Idee possedute dai bambini riguardo alla reversibilità dei fenomeni di interazione, con particolare riferimento ai concetti di conservazione delle qualità e delle quantità delle sostanze.

 

Di particolare interesse il confronto fra i dati relativi alle idee circa i fenomeni di interazione, prima e dopo l'attività sperimentale.  Le risposte sono state divise in categorie:

·  Tipo logico: riferimenti più o meno diretti al fenomeno di soluzione.

·  Tipo sensoriale: viene considerato l'aspetto relativo a sensazioni quali colore, odore, sapore.

·  Tipo intermedio: rilevazioni relative alla disposizione spaziale (galleggia, va a fondo).

 

I dati possono essere riportati in istogramma, separatamente per allievi del primo e del secondo ciclo (Fig. 1).  Dall'esame dei risultati ottenuti possiamo trarre alcune conclusioni:

 

 

Fig. 1. Primo ciclo - A) prima dell'attività B) dopo l'attività.

 

·  Le idee degli alunni del primo ciclo sono dirette verso gli aspetti dei fenomeni immediatamente percepibili dai sensi, come il sapore dolce che l'acqua assume quando vi si aggiunge lo zucchero, o possibili cambiamenti di colore.

·  Nelle risposte dei bambini del secondo ciclo i riferimenti a solubilità o non solubilità sono molto frequenti; le osservazioni di tipo sensoriale diventano marginali, persistono quelle relative alla disposizione spaziale, particolarmente nel caso di acqua ed olio.

·  Interessanti le risposte riguardo al sistema acqua ed aceto: nella maggior parte dei casi l'esperienza ha portato a modifica dell'ipotesi.  Possiamo spiegare questo dato se consideriamo il fatto che l'aceto è una sostanza poco familiare ai bambini; la scarsa conoscenza induce una maggiore attenzione e favorisce una maggiore flessibilità di pensiero.

·  Nel secondo ciclo è frequente (tranne che per il sistema acqua – aceto) la conferma dell'ipotesi senza tener conto dei dati dell'esperienza.  È evidente quindi che una sola attività pratica non è sufficiente a modificare una idea preconcetta, e che è necessario proporre, su di uno stesso argomento, una serie di esperienze in modo da ottenere la graduale modifica dell'idea iniziale, sbagliata o parzialmente corretta.

 

Organizzazione delle proposte didattiche

Sulla base dei risultati ottenuti nella prima fase della ricerca abbiamo proceduto allo sviluppo di una serie di unità didattiche riguardanti l'argomento "Miscugli eterogenei e soluzioni".  Non è possibile in questa sede entrare nei dettagli delle esperienze proposte; possiamo però esporre brevemente la metodologia seguita e delineare la scansione didattica di tutto il lavoro.  Iniziamo dagli aspetti tecnici.  Fra gli ostacoli di tipo strutturale che si oppongono alla diffusione delle scienze sperimentali, alcuni possono essere considerati costanti:

·  Mancanza di aule apposite;

·  Difficoltà finanziarie;

·  Difficoltà per il reperimento dei materiali.

 

Abbiamo quindi cercato il modo di aggirare questi ostacoli, proponendo attività sperimentali con le seguenti caratteristiche:

·  Deve essere possibile realizzarle in una normale aula.

 

Il materiale può essere custodito in un armadio e tirato fuori in pochi minuti al momento opportuno.  La situazione attuale di forte contrazione del numero degli allievi da comunque quasi sempre la possibilità di acquisire uno spazio appositamente dedicato.  L'unica necessità è di avere banchi a tavolino piani, non a scivolo.

·  Il materiale utilizzato deve essere di basso costo.  Per l'attrezzatura di base (una tantum) non si deve superare una spesa di 200000 – 300000 lire per una classe-tipo di 24 – 26 allievi; il materiale di consumo deve, almeno nella maggioranza dei casi, essere di tipo "casalingo".

·  Dal momento che i materiali di base (quelli, per intenderci, che si trovano nei negozi di prodotti da laboratorio) vengono acquistati una volta per tutte, non ci dovrebbero essere eccessive difficoltà nemmeno per scuole con ubicazione fortemente decentrata rispetto a sede universitàrie o a centri abitati di una certa consistenza.  Riteniamo comunque estremamente opportuna la commercializzazione di un kit apposito.

 

Passando alle questioni didattiche generali, alcuni aspetti caratterizzano le nostre proposte.

·  Nella fase sperimentale i bambini lavorano a coppie.  Il lavoro a coppie è a nostro parere quello preferibile in quanto permette a tutti gli allievi di avere un ruolo ben definito e nel contempo richiede sia lo sviluppo di atteggiamenti socializzanti, sia l'inibizione di atteggiamenti concorrenziali.  In effetti molti lavori riescono se e solo se gli allievi lavorano entrambi in perfetta collaborazione.

·  È bene che il lavoro venga presentato tramite schede; gli allievi si abituano ben presto a lavorare autonomamente e di necessità sviluppano la capacità di leggere con attenzione tutti i messaggi scritti.  Evidentemente le schede dovranno essere armonizzate con il livello degli allievi: nel primo ciclo ci si servirà molto di disegni, integrati da semplici indicazioni scritte e da suggerimenti orali; nel secondo ciclo i disegni verranno ridotti al minimo indispensabile e la parte scritta assumerà gradualmente una forma sempre più complessa.

·  Molto importante l'atteggiamento dell'insegnante che non deve mai sostituirsi agli allievi, ma ha i compiti di fornire spiegazioni sul significato della scheda, di porre domande - stimolo e di favorire ed indirizzare le discussioni.

 

 

Fig. 2 Secondo ciclo - A) prima dell'attività B) dopo l'attività.

 

Per quanto riguarda gli aspetti più specifici della serie di unità didattiche sull'argomento "Miscugli e soluzioni", abbiamo identificato cinque obiettivi ad ampio respiro (obiettivi generali), ognuno dei quali è stato suddiviso in un certo numero di obiettivi intermedi; il tutto è rappresentato in Fig. 2.  Resta da aggiungere che ad ogni obiettivo intermedio sono legate, nel nostro tipo di scansione, quattro fasi:

·  Esplorazione preliminare Gli allievi vengono invitati ad utilizzare, senza particolari indicazioni, il materiale che hanno a disposizione, in modo da raggiungere una certa familiarità anche con le attrezzature meno consuete.  È evidente che l'insegnante ha il compito di tenere nei giusti binari le attività che ne conseguono.  Nel secondo ciclo può essere opportuno sostituire l'attività libera con attività guidate verbalmente.

·  Osservazione guidata Gli allievi, dopo una discussione preliminare, lavorano seguendo le schede. Segue una discussione collettiva, durante la quale l'insegnante deve stimolare il ricordo di quanto è stato fatto, far emergere eventuali divergenze fra idee di partenza e risultati sperimentali, introdurre ed utilizzare le parole chiave.

·  Applicazione Devono essere rafforzati i concetti emersi nella fase precedente, devono inoltre essere consolidate eventuali tecniche sperimentali.  Le modalità sono le stesse della fase di osservazione guidata.

·  Verifica Afferma Gagné: "IIfatto che sia stato eseguito un compito non permette di concludere che si sia verificato un apprendimento. Occorre dimostrare che vi è stato un mutamento nella performance.  Si deve tener presente sia l'incapacità di eseguire il compito prima dell'apprendimento, sia la capacità che esiste dopo l'apprendimento" [4].  Nel nostro caso è necessario non confondere la corretta esecuzione di un'esperienza con una sorta di verifica implicita: devono essere predisposte, al termine di ogni unità didattica, prove tendenti ad accertare se i contenuti della stessa sono stati appresi.

 

Sussidi didattici

La difficoltà di reperimento dei materiali scientifici, che per alcune scuole di particolare collocazione geografica può costituire un ostacolo insormontabile, ci ha indotti a produrre un prototipo di kit sperimentale nel quale sono raccolte le attrezzature di tipo non "casalingo".  È bene sottolineare che, viste le caratteristiche della nostra proposta, quasi nessuno dei materiali contenuti nel kit è da considerarsi assolutamente indispensabile.  È comunque a nostro avviso inopportuno procedere alla totale sostituzione del materiale scientifico con materiale di uso comune; questo al fine di non banalizzare le attività sperimentali e di indurre i bambini ad una maggiore attenzione nelle operazioni di manipolazione (obiettivi di area psicomotoria).

 

Il kit da noi predisposto è costituito principalmente da semplice vetreria da laboratorio: becker di due - tre misure, provette, bacchette di vetro, vetri d'orologio di vari diametri (6-12 cm), contagocce, imbuti.  Vi sono poi alcuni materiali per uso specifico in alcune esperienze: vetri trasparenti e smerigliati, incolori e colorati (comportamento di alcuni materiali rispetto alla luce); imbuti da profumiere con gambo sottile (esperienze sulla viscosità dei liquidi) ecc...  Utilissime le lenti di ingrandimento, in particolare modo quelle contafili (circa 10 X).

 

Più delicato è il discorso riguardante i sussidi audiovisivi.  Nei nostri programmi di lavoro c'è la realizzazione di tma videocassetta, della quale deve però essere ben specificato l'uso.  In effetti lo scopo della videocassetta dovrà essere esclusivamente quello di mostrare agli insegnanti i criteri sia didattici, sia pratici, di utilizzo del materiale sperimentale; dovrà trattarsi, in altre parole di un mate­riale destinato alla formazione degli insegnanti, necessario per integrare il testo scritto.  È sempre bene, a nostro avviso, non ricorrere all'uso di materiale audiovisivo in sostituzione di un'attività sperimentale.  Il presente lavoro è stato svolto, e prosegue tuttora, nell'ambito di una convenzione fra il Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale dell'Università di Pisa e L'I.R.R.S.A.E. della Toscana; quest'ultimo ente ha fornito la necessaria dotazione finanziaria e sta attualmente curando la pubblicazione del materiale prodotto.  Alle pubblicazioni IRRSAE, previste entro il primo semestre del 1989, è necessario fare capo per avere maggiori indicazioni di carattere operativo.

 

Bibliografia

1. A. Bargellini, P. Riani, E. Degl'Innocenti, M. Gallo, M. Morelli, L. Manghesi; Atti del V° Convegno Nazionale di Didattica della Chimica, Roma, Dic. 1987.

2. A. Bargellini, L. Lardicci, M. Mannelli, G. Raspi, P. Riani; Feuilles d'Epistemologie appliquée et de Didactique des Sciences, 1987, 9,13.

3. A. Bargellini, L. Lardicci, G. Raspi, P. Riani, E. Degl'Innocenti, M. Gallo, M. Morelli, L. Manghesi; Ensenanza de las Ciencias – Numero extra – II Congresso Internacional sobre Investigaciòn en la Didactica de las Ciencias y de las Matematicas, Valencia, Sett. 1987.

4. R.M. Gagné, The conditions of learning, Holt Rinehart and Winston, London 1970 (2); Trad. It., Le condizioni dell'apprendimento, Armando, Roma, 1973.

 

 

OBIETTIVI FINALI

OBIETTIVI INTERMEDI

 

 

Pubblicato originariamente su La Chimica nella Scuola, 1990, 12 (3-4), 6-10.