UNA INTERVISTA CON HANS-JÜRGEN SCHMIDT 

Liberato Cardellini

Dipartimento di Scienze dei Materiali e della Terra, Via Brecce Bianche, 60131 Ancona

libero@unian.it

Apparso su: La Chimica nella Scuola, 2002, XXIV (4), 134-137. Riprodotto con l'autorizzazione del Prof. Paolo Mirone, direttore di CnS.

 


Laureato in chimica nelle università di Kiel (1952) e Heidelberg (1960).  Ricercatore al Max Planck Institute e poi assistente tecnico all'Università di Braunschweig.  Dal 1964 al 1971 ricercatore in industrie chimiche (Chemische Werke Hüls); insegnante di didattica della chimica (Pädagogische Hochschule) in Dortmund fino al 1980 e professore di didattica della chimica all'Università di Dortmund fino alla pensione (1998).  Professore di didattica della chimica all'Università di Karlstads in Svezia dal 1999 al 2001.

Il Prof. Schmidt è molto attivo nel settore della didattica ed è stato delegato per il suo paese nell'associazione per la didattica della matematica e delle scienze in Europa dal 1973 al 1999 e delegato della Società Chimica Tedesca per la divisione di didattica chimica nella Federation of European Chemical Societies (FECS) dal 1993 al 1999.  È stato l’ideatore e l’organizzatore dei Dortmund Summer Symposia, dal 1981 al 1996, membro dell'Editorial Board del Journal of Research in Science Teaching dal 1992 al 1996 e dal 1994 è membro dell'Editorial Board dell'International Journal of Science Education.  Assegnatario di diversi riconoscimenti tra i quali l'Aulis Award nel 1972/73, l'ICASE Distinguished Service Award per il 1994, il premio per l'eccellenza nell'insegnamento all'Università di Dortmund nel 1998.  Il Prof. Schmidt è membro onorario dell'associazione tedesca per la didattica della matematica e delle scienze.


 

1. Quali sono le idee più importanti che la ricerca in didattica ha reso disponibili agli insegnanti?

Quando ho incominciato a fare studi empirici sull'apprendimento della chimica e ho analizzato le risposte sbagliate degli studenti nelle prove scritte oppure ho ascoltato le risposte che gli studenti hanno dato nelle interviste, sono stato profondamente impressionato perché mi sono reso conto che spesso gli studenti avevano delle buone ragioni per non essere in grado di risolvere correttamente la prova proposta.  E presto mi è diventato molto chiaro che molti studenti erano guidati alla stessa risposta sbagliata usando una strategia corretta.  Queste osservazioni hanno formato la base per lo studio condotto in una maniera sistematica delle concezioni (e delle idee sbagliate) degli studenti.

I nostri studi – e quelli di altri – hanno mostrato che spesso gli studenti cercano di risolvere i problemi di chimica in un modo ragionevole, anche quando sbagliano la soluzione.  Dai nostri studi risulta anche che degli studenti sbagliavano perché avevano carenze e difficoltà perfino nella comprensione dei principi chimici di base. 

Quello che ho imparato dalla ricerca in didattica è che molti studenti vogliono capire la chimica ma la vogliono apprendere in una maniera ragionevole.  Nelle lezioni di chimica dovremmo perciò andare incontro alle loro esigenze ed insegnare in una maniera che risulti intellettualmente più coinvolgente, cioé in una maniera più riflessiva.  Dovremmo anche accettare la preparazione raggiunta dai nostri studenti quando arrivano a seguire i nostri corsi e concentrare il nostro insegnamento maggiormente sui principi di base.

 

2. E così grave avere delle idee sbagliate nelle scienze?

Non è grave avere delle concezioni difformi.  Sono a favore di corsi di chimica che diano ampie opportunità allo studente di spiegare la propria comprensione dei termini chimici.  In questa situazione può accadere che lo studente sviluppi un'interpretazione di un termine che devia da quella che generalmente viene accettata.  Come insegnanti dobbiamo essere equi nel giudicare i nostri studenti, perché avere delle idee sbagliate è legittimo.

Usiamo dei termini come etichette per indicare dei concetti.  Per di più va tenuto presente che la struttura concettuale della chimica non è coerente in ogni dettaglio.  Per esempio, spesso usiamo la vecchia e la nuova versione del significato di un termine nello stesso contesto, pur essendo tra loro incompatibili.

Purtroppo nei nostri corsi non abbiamo la possibilità di discutere queste discordanze, anche perchè spesso noi insegnanti non siamo consapevoli della loro esistenza.  Questo significa che da un lato gli insegnanti possono imparare dalle concezioni difformi degli studenti a diventare insegnanti migliori. Dall'altro lato, se uno studente sviluppa una concezione difforme questo può essere una indicazione di un lavoro fatto individualmente con la propria testa nell'elaborazione di quanto gli viene insegnato: e questo è molto positivo.

 

3. Perchè gli studenti sviluppano idee sbagliate? 

In alcuni casi è facile capire perchè studenti propongono significati alternativi ad alcuni concetti scientifici.  Le difficoltà sorgono, per esempio, quando gli studenti ragionano su dei concetti che hanno cambiato significato nel tempo.  Nel corso della storia della chimica, spesso nuove teorie sono state sviluppate e sono state collegate ai vecchi termini.  Evidentemente in questo processo ha avuto luogo un cambiamento di significato.  Come risultato abbiamo che i termini sono diventati in qualche misura ambigui perché ora racchiudono sia il vecchio significato che quello nuovo.

Il termine 'neutralizzazione' è un esempio di questo fatto.  Questo termine originariamente era stato riferito agli acidi e alle basi, sostanze che durante una reazione si consumano a vicenda.  Tuttavia la teoria di Brønsted descrive la reazione di neutralizzazione come il trasferimento di un protone tra specie, dove una coppia acido-base scompare, e un'altra viene formata.  La ricerca ha mostrato che gli studenti mescolano l'originale interpretazione del termine insieme con quella moderna [1].

Un altro esempio.  Il termine 'reazione chimica' originariamente si riferiva a un processo che avveniva in una sola direzione in cui i reagenti scompaiono perchè sono trasformati in prodotti.  A un livello più avanzato (nell'evoluzione della storia della chimica, come pure nell'insegnamento dei vari corsi) una reazione chimica viene vista come un equilibrio nel quale una reazione diretta e una inversa sono in competizione l'una con l'altra.  E dove, come sappiamo, sono presenti reagenti e prodotti. Gli studenti hanno difficoltà a capire il nuovo concetto, perchè ancora hanno in mente il concetto della reazione che avviene in una sola direzione [2].

 

4. Come identifichi le concezioni difformi degli studenti?

Per identificare le concezioni difformi abbiamo sempre usato sia metodi quantitativi che metodi qualitativi.  Come metodo quantitativo abbiamo utilizzato dei test a risposta multipla e abbiamo contato le risposte degli studenti.  Invece, come metodo qualitativo abbiamo usato la tecnica dell'intervista.  Anche la prova scritta ha una componente qualitativa in quanto abbiamo chiesto agli studenti di riportare i loro commenti e li abbiamo analizzati in dettaglio.  Questa combinazione di metodi è stata usata per scopi di verifica (triangolazione): i risultati dell'intervista completano i risultati dello studio della prova scritta, mentre i dati ottenuti in quest'ultima completano la prima.  Abbiamo anche voluto differenziare tra concezioni difformi comuni, idee importanti e casi singolari.  E per questo abbiamo chiesto ad alcune migliaia di studenti di prendere parte a una prova scritta.  Dai commenti riportati dagli studenti e dalle interviste è diventato evidente come le concezioni difformi possano avere una base logica.

 

5. Nelle prove scritte hai chiesto a migliaia di studenti di cooperare. Perchè hai voluto avere così tante risposte?

Lavoriamo con popolazioni molto numerose per essere sicuri che in ciascuna classe soltanto uno studente (o due al massimo, in media) riceva una data prova.  Gli esperti di statistica ci dicono che è più ragionevole investigare 10 studenti provenienti da classi differenti che 10 studenti della stessa classe. Abbiamo bisogno di avere grandi popolazioni anche per ottenere un numero sufficiente di commenti per ciascuna idea sbagliata.  Tanto per fare un esempio: assumiamo che 150 o 200 studenti abbiano completato una prova.  Supponiamo che il 20% abbia fatto un errore interessante, e il 50% di questi abbia fornito un chiarimento particolareggiato della loro risposta.  Alla fine ci troviamo con 15 o 20 commenti che possiamo analizzare.  In una prova scritta lavoriamo con 150 - 200 classi per una singola prova; ovvero con un campione costituito da 3000 a 4000 studenti [3].  Comunque, una prova consiste di sei o più argomenti (domande) e le prove individuali vengono distribuite a caso agli studenti.

 

6. Nelle domande a scelta multipla, le scelte degli studenti possono essere influenzate dal modo in cui sono formulate o dalla posizione della risposta corretta rispetto ai distrattori?

C'è sempre il pericolo che il metodo usato abbia le sue debolezze.  Qui la triangolazione diviene importante: noi affrontiamo il problema che viene investigato usando diversi metodi, come prove scritte ed interviste per esempio.  Si veda anche la risposta 4.

Se hai dubbi circa l'influenza della posizione della risposta corretta rispetto a quella dei distrattori, fai la prova mettendoli in posizioni differenti.  Più volte abbiamo proceduto secondo questa via, ma non abbiamo potuto rilevare alcuna influenza significativa.  Tuttavia non mi sembra che questo sia un problema reale per la ricerca.

 

7. Hai condotto molte ricerche sul calcolo stechiometrico. Quale lezione hai imparato? Puoi dare qualche suggerimento?

La nostra ricerca si è concentrata su problemi semplici nei quali gli studenti per la soluzione avevano da usare tre variabili, la massa, la massa molare e la quantità chimica della sostanza.  La ricerca ha mostrato che gli studenti spesso hanno cercato di risolvere i problemi usando soltanto due variabili.  E questo procedimento è certamente sbagliato.  Tuttavia, in diversi casi, questi studenti possono essere visti come incamminati sulla via verso la risposta corretta.

Dalle strategie che gli studenti hanno usato per risolvere questi problemi abbiamo potuto costruire una prova per loro facile da risolve.  Nei nostri studi empirici [4] diversi studenti hanno sottolineato il fatto che avevano risolto queste prove per mezzo della 'pura logica' e 'senza la matematica'.  Il mio suggerimento per gli insegnanti è che dovrebbero usare problemi semplici di questo genere per introdurre il calcolo stechiometrico e discutere i principi prima di utilizzare le strategie matematiche.  Questo approccio può anche essere facilmente implementato in una unità del progetto Nuffield.

 

8. La didattica è sempre stata il tuo interesse principale?

Dopo che avevo finito la scuola secondaria, ero incerto se avessi dovuto studiare chimica per diventare un insegnante o invece un chimico nell’industria.  Mio padre era un insegnante.  Ho deciso di studiare chimica e ho fatto la mia tesi in chimica metallorganica con Georg Wittig, il premio Nobel, in Heidelberg.  Mentre lavoravo nell'industria, mi è stato chiesto d’insegnare dei corsi di chimica nella scuola secondaria locale nel tardo pomeriggio; a quel tempo in Germania avevamo una scarsità di insegnanti di chimica.  Questa esperienza ha riattivato il mio interesse verso l'insegnamento della chimica.  In seguito, quando la didattica della chimica è diventata una materia del corso in diverse Istituzioni per la Preparazione degli Insegnanti (Pädagogische Hochschule) e nelle università in Germania mi è stato offerto un posto in tale posizione all'Università di Dortmund.  Questo è forse dovuto alla mia buona preparazione in chimica, come è riflesso anche dalla mia ricerca: essa è fortemente collegata alla chimica.

 

9. Qual è la cosa più importante che hai imparato da Georg Wittig?  Che cosa ricordi di questo grande scienziato?

Wittig aveva una grande stima per la ricerca ed era un ottimo supervisore.  Ogni giorno faceva una visita a ciascun membro del suo gruppo per discutere i risultati degli esperimenti o per pianificarne di nuovi.  Dopo che avevamo deciso su quale argomento sviluppare la mia tesi per il Master, mi disse: "quando hai finito il tuo primo esperimento, per favore chiamami.  Ti farò vedere come fare le prime prove con il miscuglio di reazione (composti metallorganici)".  E un buon servizio era sempre garantito.

Per i componenti del suo gruppo era un dovere assoluto condurre gli esperimenti in modo accurato.  Il prodotto principale e tutte le reazioni secondarie importanti dovevano essere studiate prima di poter incominciare il successivo esperimento.  Wittig ci chiedeva di non tralasciare nulla, specialmente i composti che dalle analisi risultavano inaspettati. Wittig era una persona mite, una persona senza pretese.  Questa può essere la ragione per la quale ha ricevuto il premio Nobel molto tardi, all'età di 82 anni.  Nondimeno, col suo esempio mi ha convinto che la ricerca di qualità elevata paga sempre.

Qualche storia da ricordare?  Quando ho lavorato nel gruppo di Wittig avevamo un collega più anziano che aveva sofferto molto durante la seconda guerra mondiale.  Era sempre sul punto di sottoporsi all'esame finale, ma all'ultimo minuto si ritirava.  Questo è accaduto parecchie volte.  Un giorno, quando il nostro collega si era ancora una volta cancellato per l'esame di Dottorato, Wittig ha inviato due dei suoi assistenti a cercare il riluttante esaminando per accompagnarlo nel suo ufficio, con ogni mezzo.  I due assistenti hanno dovuto seguire il dottorando dappertutto per convincerlo: alla fine l'esame è stato sostenuto e la carriera dell'uomo come chimico è stata assicurata.

 

10. In quale settore dell'industria hai lavorato?

Quando ero un giovane chimico, in Germania alcune aziende chimiche conducevano ricerche nel settore della sintesi delle gomme usando composti metallorganici come attivatori della polimerizzazione.  Tuttavia a quel tempo pochi chimici erano stati preparati all'università nel settore della polimerizzazione.  Lo stesso Ziegler, che pochi anni dopo avrebbe inventato la polimerizzazione Ziegler-Natta, era originariamente un chimico esperto in un altro settore.  Per formazione egli era un metallorganico come me.  Così ho pensato di accettare l'impiego nelle industrie come un ricercatore nel settore della gomma sintetica.  Ed è stato un periodo molto interessante della mia vita.

 

11. Come è nata l'idea dei Dortmund Summer Symposia? Perché hanno attratto così tanti studiosi?

Non è facile condurre ricerche di qualità in didattica della chimica.  Quando ho incominciato ad interessarmi di studi empirici, ho pensato di organizzare i Dortmund Summer Symposia come un forum per presentare e discutere gli studi in scienza dell'educazione, con una enfasi particolare ai metodi usati per condurre gli studi.  La prima parte dei Symposia sono stati tenuti ogni anno tra il 1981 e il 1987 e usando il tedesco come lingua per le conferenze.  Da allora in poi i Symposia si sono svolti ogni due anni, utilizzando l'inglese come lingua ufficiale delle conferenze e sono andati avanti fino al 1996.  Per tradizione, ciascun presentatore aveva a disposizione per la propria relazione lo stesso tempo di quanto era riservato alla successiva discussione, cioè 40-45 minuti.  L'organizzazione del convegno non aveva fondi a disposizione, così ciascun partecipante si doveva pagare le spese, perfino coloro che presentavano i loro lavori.  Nell'insieme le conferenze sono sempre state accettate molto bene e sono diventate un evento internazionale.  Nelle prime conferenze l'incontro aveva la durata di due giorni mentre nelle ultime durava quattro giorni.  I partecipanti avevano continuamente la possibilità di interagire e scambiarsi le idee.  Chiedi anche al Prof. Mirone, che è stato uno dei partecipanti.  Per me, non ci sono state altre conferenze così godibili come i Dortmund Summer Symposia.  Ho sempre imparato molto dai lavori presentati e particolarmente dalle discussioni che seguivano e mi sono fatto molti nuovi amici.  Dal 1988 in poi i Dortmund Summer Symposia si sono spostati alla Utrecht University.  Due conferenze hanno già avuto luogo con molto successo e il nuovo presidente è il Dr. Onno de Jong.

 

12. I tuoi colleghi apprezzano il tuo lavoro in didattica? Come sei considerato dal corpo accademico?

Sono un membro del dipartimento di chimica della mia università.  Alcuni anni or sono, tutti i dipartimenti di chimica dello Stato Federale dove vivo sono stati valutati dal governo.  Tutti abbiamo dovuto fare un rapporto sul lavoro che avevamo fatto.  Successivamente, un gruppo di professori è venuto e ha intervistato il corpo accademico, il personale non docente del dipartimento e gli studenti.  Col mio gruppo di ricerca abbiamo ottenuto il massimo del punteggio, migliore di quello ottenuto da altri gruppi nel dipartimento.  La commissione di valutazione ha apprezzato in modo speciale le nostre attività internazionali (cioè i Dortmund Summer Symposia) e le pubblicazioni nelle riviste internazionali.  Nell'anno accademico 1999/2000 sono stato invitato per un anno come un professore di didattica della chimica all'Università di Karlstad in Svezia; questa posizione mi è stata nuovamente offerta per il successivo anno accademico.

Questi ed altri fatti sono apprezzati moltissimo da tutti i membri del dipartimento e dall'intera università.  La mia posizione come professore ordinario per la didattica della chimica è la stessa come quella di un professore di chimica inorganica, di chimica organica, di chimica fisica, ecc.

 

13. Quali qualità pensi siano importanti negli insegnanti?

Considero essere molto importanti per gli insegnanti queste tre caratteristiche:

(a) Gli studenti hanno bisogno di tempo per arrivare alla comprensione dei concetti scientifici.  Perciò gli insegnanti devono essere pazienti.

(b) Quando gli studenti imparano la chimica, possono sviluppare delle idee personali (vedi la risposta 2).  Perciò gli insegnanti devono saper ascoltare.

(c) Gli insegnanti dovrebbero conoscere la loro materia molto bene. Questo è da intendere in due sensi.  Una buona conoscenza della chimica è una buona base per gli insegnanti per rendere esplicito agli studenti perchè amano la chimica e la insegnano.  Inoltre, la conoscenza di alcuni risultati della ricerca sulla didattica delle scienze aiuterà gli insegnanti a migliorare il loro insegnamento.

 

14. La sempre maggiore disponibilità di software didattico può cambiare profondamente l'istruzione superiore. Non è che gli insegnanti saranno sostituiti dai computer?

La tecnologia moderna influenzerà l'insegnamento nel futuro come è già accaduto nel passato. Quando ho cominciato a studiare chimica all'università i professori non avevano la possibilità di utilizzare neppure le lavagne luminose. Più tardi, è stata introdotta l'istruzione programmata. In quegli anni in Germania non avevamo un numero sufficiente di insegnanti, perciò l'utilizzo di programmi è stato visto come una possibilità di sopperire alla mancanza di insegnanti. Ma questo non si è avverato. Personalmente sento che avremo bisogno di insegnanti anche nel futuro perchè l'apprendimento è, almeno in parte, un processo sociale.

 

Bibliografia

[1] H.-J. Schmidt, A label as a hidden persuader: chemists' neutralization concept, Int. J. Sci. Educ., 1991, 13, 459-471.

[2] J. H. van Driel, W. de Vos, N Verloop, H. Dekkers, Developing secondary students' conceptions of chemical reactions: the introduction of chemical equilibrium, Int. J. Sci. Educ., 1998, 20, 379-392.

[3 ] H.-J. Schmidt, Students' Misconceptions - Looking for a Pattern, Sci. Educ., 1997, 81, 123-137.

[4] H.-J. Schmidt, An Alternate Path to Stoichiometric Problem Solving, Research in Science Education, 1997, 27, 237-249; H.-J. Schmidt, Stoichiometric problem solving in high school chemistry, Int. J. Sci. Educ., 1994, 16, 191-200.


ALTRE PUBBLICAZIONI RILEVANTI

H.-J. Schmidt, How pupils think-empirical studies on pupil's understanding of simple quantitative relationships in chemistry, School Science Review,1984, 66, 156-162.

H.-J. Schmidt, Secondary school students' strategies in stoichiometry, International Journal of Scence Education, 12, 457-471 (1990).

H.-J. Schmidt, M. Beine, Setting multiple-choice tests, Education in Chemistry, 1992, 29, 19-21.

H.-J. Schmidt, Conceptual Difficulties with Isomerism, Journal of Research in Science Teaching, 1992, 29, 995-1003.

H.-J. Schmidt, Chemisty teaching in Germany, Education in Chemistry, 1992, 29, 104-106.

H.-J. Schmidt, Applying the concept of conjugation to the Brønsted theory of acid-base reactions by senior high school students from Germany, International Journal of Scence Education, 1995, 17, 733-741.

H.-J. Schmidt, Does the Periodic Table refer to chemical elements? School Science Review, 1998, 80, 71-74.

H. Eybe, H.-J. Schmidt, Quality criteria and exemplary papers in chemistry education research, International Journal of Scence Education., 2001, 23, 209-225.

H.-J. Schmidt, D. Volke, Shift of meaning and students` alternative concepts, International Journal of Scence Education., In Press.

H.-J. Schmidt, T. Baumgärtner, H. Eybe, Changing ideas about the Periodic Table of Elements and students' alternative concepts of isotopes and allotropes, Journal of Research in Science Teaching, In Press.