TEORIE DI PIAGET E NUOVE PROSPETTIVE PER L’INSEGNAMENTO DELLA CHIMICA.

II. Analisi di alcune proposte di tipo piagetiano per l’insegnamento della chimica

 

Ermanno Niccoli

e.niccoli@tiscalinet.it

 

l. Considerazioni generali

Le teorie di Piaget hanno suscitato notevoli aspettative negli insegnanti di chimica, i quali intravedono la possibilità di mettere a punto uno strumento che permetta di superare le notevoli difficoltà che da sempre gli studenti incontrano nello studio della chimica.  Questa attenzione ha fatto sì che nell'ultimo decennio in Gran Bretagna e negli Stati Uniti siano stati sviluppati una serie di studi nel tentativo di utilizzare tali teorie per una più corretta programmazione didattica della chimica.  Sarà pertanto utile analizzare quanto è stato prodotto allo scopo di valutare la funzionalità delle indicazioni emerse e la loro importabilità da parte dei docenti italiani, fatti salvi i necessari adattamenti.

 

Esistono difficoltà oggettive nel ricavare indicazioni a carattere generale; il materiale bibliografico offre contenuti per ora disomogenei in quanto le ricerche compiute non individuano e non si concentrano su settori ritenuti primari rispetto ad altri, ma sono distribuite su di un ampio fronte di indagine.  Un primo fattore di dispersione è dovuto al fatto che l'insegnamento della chimica rivisto sulla base delle teorie piagetiane, deve essere in via teorica diversamente esercitato su di un arco di età che va dai sei ai sedici anni; inoltre, come è già stato anticipato nel precedente articolo [1], il pieno conseguimento delle capacità formali, indispensabili per un corretto ragionamento scientifico, può subire notevoli ritardi fino ad interessare tutto il periodo della scuola media superiore e quindi l'interfaccia scuola-università.  Un secondo fattore di dispersione per questo tipo di ricerca è dato dal grande numero di problemi che le teorie piagetiane suscitano in fase di applicazione.

 

Si devono ad esempio mettere a punto degli strumenti che permettano di individuare quali concetti chimici comportano l'uso di operazioni intellettuali concrete e quali di operazioni intellettuali formali.  Si rende inoltre necessario valutare se lo studente abbia conseguito o incrementato le sue capacità formali; sempre sulla base delle capacità intellettuali concrete o formali, conseguite o conseguibili devono essere tarati metodi o strategie di insegnamento.  In definitiva ci si deve rendere conto che l'introduzione degli aspetti derivanti dalle teorie di Piaget sullo sviluppo cognitivo è un fattore il quale investe ogni aspetto della programmazione curricolare; inoltre il conseguimento delle capacità intelletuali formali si propone come uno degli obiettivi primari dell'insegnamento scientifico.

Riepilogando, diremo che in generale l'applicazione pratica delle teorie di Piaget comporta che la scansione secondo gli stati evolutivi del discente vada ad intrecciarsi con la scansione data dai vari momenti della programmazione curricolare, nel senso che ogni programmazione avrà negli stadi evolutivi un punto di riferimento fondamentalmente per soddisfare i bisogni intellettuali dell'utenza e per incentivare lo sviluppo cognitivo.  Concludendo, dall'analisi dei lavori svolti si possono ricavare alcuni problemi ricorrenti cosi riassumibili:

 

Definizione di una tassonomia di tipo piagetiano.

Valutazione delle capacità intellettuali concrete e delle capacità intellettuali formali degli studenti.

Contenuti chimici e strategie educative nei curricoli di tipo piagetiano.

 

Tali problemi nei lavori esaminati sono prevalentemente riferiti a studenti di scuole che in qualche modo corrispondono alla nostra scuola media superiore o all'inizio dell'università.

 

2. Definizione di una tassonomia di tipo piagetiano.

La traduzione in termini chimici delle teorie di Piaget non appare ne facile ne automatica; si impone in prima istanza di fissare una tassonomia ossia una gerarchia di obiettivi che consentano di stabilire quando l'utilizzazione di determinati concetti chimici comporta l'uso di operazioni intellettuali concrete e quando di operazioni intellettuali formali.

Il problema è stato affrontato in modo originale ed interessante da Herron e dalla sua scuola [2]; essi hanno avanzato una proposta di tassonomia, su cui hanno iniziato una ricerca approfondita, individuando tre tipi di concetti, basandosi sul principio della percettibilità:

 

a. concetti di cui si può produrre esempi immediatamente percettibili ed i cui attributi sono anch'essi percettibili; questi concetti possono essere padroneggiati da studenti che operano a livelli intellettuali concreti.  I concetti di solido e di liquido appartengono a questa categoria.

b. concetti di cui si può produrre esempi percettibili, ma i cui attributi non sono percettibili; la comprensione di tali concetti comporta in qualche misura l'uso di operazioni intellettuali formali.  In tale categoria rientrano i concetti di elementi e di composti.

c. concetti di cui non si può produrre ne esempi ne attributi percettibili; essi sono classificabili come concetti formali.  In questa categoria rientrano i concetti di atomo e di molecola.

 

Per verificare se tale tassonomia è funzionale, si è reso necessario predisporre uno strumento di controllo; in questo caso lo strumento di controllo è costituito da due gruppi di studenti uno che opera a livello concreto ed uno che opera a livello formale, selezionati mediante tests messi a punto da Longeot [3, 4] e derivati direttamente dalle teorie di Piaget.

A questi gruppi sono state somministrate una serie di lezioni, programmate sulla base della tassonomia predisposta e riferite a concetti di tipo concreto o a concetti di tipo formale; l’ipotesi di partenza è che la differenza di prestazione dei due gruppi dovrebbe essere minima per i concetti concreti e più elevata per i concetti formali; i due gruppi vengono verificati dopo l'apprendimento mediante tests basati sulla tassonomia proposta.  Lo schema complessivo di lavoro può essere riassunto come indicato nella figura che segue.

 

 

Dai risultati dell'apprendimento si può ricavare un effetto retroattivo (feedback) che permetterà di controllare la validità della tassonomia proposta e dell'ipotesi di lavoro.

 

I risultati per ora conseguiti da Herron e dalla sua scuola non sono decisivi ma sono significativi nel senso che sui concetti "concreti" la risposta è alta per ambedue i gruppi, mentre per i concetti "formali" la risposta dei due gruppi è significativamente diversa (es.: un test sull'isomeria viene risolto al 60% da studenti "concreti" ed all'81% da studenti "formali").  A questo proposito Herron osserva che probabilmente sul risultato complessivo influiscono oltre ai livelli concreti o formali dei concetti altri fattori che per ora rimangono non chiariti.  Rimane tuttavia dimostrato che è possibile individuare gli argomenti che riescono particolarmente difficili agli studenti che operano a livelli concreti.

Un altro interessante tentativo di classificazione degli argomenti di un curricolo è stato compiuto da Ophardt in un recente lavoro [5], dove la nota tassonomia di Bloom [6] relativa agli obiettivi cognitivi viene rivisitata sulla base delle teorie di Piaget.  Egli utilizza tutta la gerarchia degli obiettivi cognitivi, sottolineando come una parte di questi si configurino in via di ipotesi come operazioni intellettuali concrete e una parte come operazioni intellettuali formali; più precisamente.

 

Operazioni intellettuali concrete:

a. ritenere a memoria fatti e regole

b. capire a livello elementare

c. applicare le conoscenze estendendole a situazioni nuove.

 

Operazioni intellettuali formali:

d. analizzare gli argomenti suddividendoli nelle loro parti

e. sintetizzare le varie parti degli argomenti appresi in un quadro razionale

f. Valutare risultati e metodi.

 

Ophard sottolinea che incentivazioni all'apprendimento anche formale si raggiungono percorrendo tutti i punti di detta tassonomia in quanto ognuno di essi è propedeutico all'acquisizione di quello successivo.  Il curricolo, basato su questo tipo di tassonomia, era destinato a studenti di corsi iniziali del College.  Al termine del corso tutti gli studenti hanno mostrato un sensibile incremento delle loro capacità.

 

Altri autori [7, 8] hanno assunto una tassonomia e quindi degli obiettivi cognitivi derivandoli dal ciclo di apprendimento proposto da Karplus (programma SCIS), consistente nella "esplorazione" di un fenomeno, nella "invenzione" di un principio generale e nella "scoperta" o applicazione di detto principio ad altri problemi.  Il primo obiettivo viene assunto come operazione intellettuale concreta, mentre il secondo ed il terzo obiettivo corrispondono ambedue ad operazioni intellettuali formali.

 

Nel programma curiculare messo a punto dalla Smith [8] per studenti della High School, la fase di esplorazione corrisponde ad una serie di esperienze di laboratorio, la fase dell'invenzione è prevista come fa se collettiva di studio, di approfondimento e di interazione con il docente e l'ultima fase consiste nella scelta da parte dello studente di alcune esperienze, fra quante messe a disposizione, su cui applicare le conoscenze acquisite.  In questo caso le ipotesi di lavoro vengono verificate attraverso pre-tests e post-tests somministrati agli studenti a distanza di sei mesi ed un anno; i risultati appaiono incoraggianti.

 

3. Conseguimento delle capacità intellettuali formali: il problema della valutazione

Nella realizzazione di curricoli chimici di tipo piagetiano evidentemente si deve verificare lo stadio di evoluzione mentale degli studenti.  Dal punto di vista del metodo di verifica i lavori di Piaget e Inhelder rimangono certamente il punto di riferimento più importante.  In questo caso allo studente vengono sottoposte delle prove le quali, pur rivestendo il carattere di un test, in realtà si svolgono sotto forma di intervista ed hanno il carattere di veri è propri processi di apprendimento su argomenti specifici.  L'operatore che segue la prova interagisce con lo studente con domande appropriate in modo del tutto simile all’intervento di un qualunque docente che segue e stimola il lavoro di un discendente.  L'esercizio e le domande sono ovviamente calibrati per mettere in evidenza i diversi processi mentali usati dagli studenti che operano a livello concreto rispetto a quelli che operano a livello formale.

Questo procedimento non pretende di quantificare oltre a una certa misura, ma si limita a mettere in evidenza la qualità dell'operazione intellettuale e l'emergenza ed il consolidarsi del ragionamento formale.  La verifica in questo caso appare integrata nel processo di apprendi mento e non si propone come un momento a se stante ed emotivamente destabilizzante.

 

All'interno di un curricolo chimico rimane il problema di realizzare una verifica analoga ma in termini chimici.  È stato infatti appurato che si producono sfasature e ritardi nell'applicare una struttura cognitiva, che è stata acquisita in un determinato campo di conoscenze, a conoscenze diverse.  Così come è stato provato che, affrontando un ambito di conoscenze poco famigliare, ovvero operando in situazioni emotivamente instabili, individui capaci di operare a livello di operazioni intellettuali formali recedono momentaneamente a livello di operazioni intellettuali concrete.  Herron [2] dopo attenta riflessione si chiede se sia veramente utile per un docente classificare i propri studenti in "concreti" e in "formali".  Egli suggerisce piuttosto di avvicinare gli studenti durante l'attività di laboratorio per appurare se questi riescono ad usare un procedimento ipotetico deduttivo, se sanno ragionare in termini di possibilità e se esaminano mentalmente tutte le ipotesi possibili, se individuano e controllano tutte le variabili che influenzano il fenomeno, infine se sanno usare il principio di proporzionalità.

 

Shayer [9] ha cercato di raccordare in qualche modo i livelli di sviluppo intellettuale individuati da Piaget con i risultati di selezioni ottenute usando i tests di intelligenza generale (QI).  Al di là delle polemiche e delle perplessità suscitate degli abusi del QI [10], è stato osservato come da un punto di vista piagetiano l'uso del QI senza altre modifiche è improponibile in quanto questi tests nella loro artificiosa rigidità non utilizzano una importantissima fonte di informazione costituita dalla qualità delle risposte "sbagliate", le quali ci informano sullo stadio di evoluzione mentale raggiunto dall'esaminato.  Basandosi su questi criteri, dei ricercatori dell'Università di Montreal [11, 12], nel tentativo di superare i limiti del QI, hanno compiuto un interessante esperimento con dei test ricavati dalle classiche prove piagetiane, ma condotti in modo più standardizzato, sistematico e quantificabile.  Questo tipo di indagine è stato utilizzato con bambini di età compresa tra i 4 ed i 12 anni.  Prove analoghe possono essere utilizzate anche per studenti più anziani; in uno studio compiuto presso il Dipartimento di Psicologia dell’Università Cattolica di Washington [13], sono stati messi a punto tests, anche notevolmente articolati, in qualche modo derivanti dalle osservazioni di Piaget ma completamente eseguibili con "carta e penna".

 

Il progetto denominato IPDI (An Inventory of Piaget's Developmental Tasks) consiste in 72 items di vario tipo; esso è stato applicato con risultati incoraggianti a studenti di età compresa tra gli 8 ed i 21 anni.  In questa sede si compie anche un interessante tentativo di correlare i livelli mentali, appurati con il metodo IPDT, ai contenuti specifici di un corso introduttivo di chimica per i Colleges.  Come è già stato accennato un tentativo di ricavare dei tests piagetian è stato compiuto da Longeot, il cui lavoro è stato più volte utilizzato da altri ricercatori anche attraverso ulteriori adattamenti [14]; questi tests si basano su 15 items relativi alla logica delle proposizioni, a problemi di proporzionalità e di operazioni combinatorie.  Questi strumenti pur mostrando limiti evidenti forniscono risultati significativi.

È stato, ad esempio, possibile mettere in chiaro come nella generalità dei casi esistono forti ritardi nel conseguimento dello stadio delle operazioni intellettuali formali, rispetto a quanto indicato da Piaget.  Lovell [15], ad esempio, ha rilevato in Gran Bretagna che su di un campione di 39 studenti della Grammar School, di 10 studenti del College e di 3 adulti, solamente una percentuale variante tra il 23 ed il 37% avevano raggiunto il livello delle operazioni formali.  Dale [16] in Australia ha osservato che solamente il 15% dei ragazzi di 15 anni hanno raggiunto il livello formale.  Da uno studio fatto presso l'Università dell'Oklaoma risulta che il 50% degli studenti, i quali iniziano i corsi dei Colleges opera a livello di operazioni intellettuali concrete e solamente il 25% opera a livello formale soddisfacente.  Per concludere Elkin [17], Tawer e Wheatley [18] mettono in evidenza come solamente il 60% degli studenti frequentanti l'inizio del College, risolvono l'elementare problema di Piaget sulla conservazione del volume.

 

I risultati citati si presentano alquanto eterogenei e solo limitatamente comparabili tra loro; ciò può essere dovuto alle diverse realtà socio-economiche da cui provengono i campioni di studenti, alle diverse modalità dell'indagine oltre che a tutta una serie di fattori, non ancora individuati, che influiscono sui risultati. Un dato complessivo e molto significativo può essere tuttavia ricavato: circa il 50% degli studenti della High School e del College dimostrano livelli intellettuali formali incompleti.  Se si parte inoltre dalla considerazione che gli argomenti chimici presentano sempre dei livelli formali elevati, i risultati sopra citati potrebbero spiegare le notorie difficoltà che molti studenti incontrano nel loro approccio alla chimica.  Questo dato, che nella sua genericità appare ormai consolidato, ha provocato reazioni di tipo diverso tra gli insegnanti.

 

Alcuni insegnanti-ricercatori hanno cercato attraverso le loro indagini di mettere a punto strumenti didattici e strategie educative atte ad incentivare le capacità formali.  Altri ancora hanno creduto di poter affermare che una parte dei loro allievi, che operano a livelli intellettuali concreti, necessitano, per affrontare determinati argomenti chimici di programmi "concreti"; in questo modo, avverte Herron, si corre il rischio di fare mancare in modo sistematico qualsiasi stimolo a compiere operazioni intellettuali formali.

Se si parte dal presupposto che ogni individuo potenzialmente possa acquisire gli strumenti formali più elementari (ipotesi congrua per una scuola di massa intesa come servizio sociale), si avverte tutta la pericolosità di certe prese di posizione artificiosamente selettive ingeneranti la tentazione di emarginare una parte degli studenti nel ruolo di "operatori intellettuali concreti", fisiologicamente predisposti ad una funzione sociale e politica subalterna.  Queste assunzioni tra l'altro significherebbero una percezione alquanto distorta del pensiero di Piaget.

 

4. Contenuti chimici e strategie educative nei curricoli di tipo piagetiano.

Nel programmare l'intervento didattico risultano in ogni caso rilevanti due tipi di obiettivi: da un lato incentivare la crescita intellettuale e la capacità di ragionamento dello studente e dall'altro fare in modo che vengano assimilati certi contenuti minimi.  Da un punto di vista piagetiano il problema del conseguimento di questi obiettivi deve essere esaminato da ottiche diverse a seconda che gli studenti si trovino allo stadio delle operazioni intellettuali concrete allo stadio delle operazioni intellettuali formali o in una fase di transizione tra i due; diversa sarà la scelta dei contenuti ma soprattutto delle strategie educative che verranno messe in atto.

 

Nel primo caso gli interventi vanno diretti a consolidare la capacità di effettuare operazioni concrete ed i contenuti saranno di tipo "concreto"; qualora si renda necessario affrontare contenuti di tipo formale, questi dovranno in qualche modo essere surrogati.  Nel secondo caso si cercherà di rendere sempre più ricco ed articolato il pensiero formale del discente mentre i contenuti vengono affrontati in modo scientificamente rigoroso; queste situazioni tuttavia sembrano presentarsi prevalentemente a livello del terzo caso che è didatticamente più complesso e, sulla base dei dati riportati nel paragrafo precedente, per quanto concerne la chimica è statisticamente il più rilevante poiché sembra interessare l'arco di età che va dai 14 ai 20 anni.  L’intervento è in questo caso diretto ad uno studente, il quale potenzialmente può operare a livello formale, ma per ragioni complesse, che possono riguardare anche l'ambito affettivo oltre che quello cognitivo, stenta ad articolare un pensiero formale; oppure sarà rivolto ad uno studente il quale, non avendo ancora sufficientemente consolidato il pensiero formale, recede facilmente di fronte a contenuti e situazioni poco famigliari a livello di operazioni intellettuali concrete.

In questi casi, mentre per facilitare le conoscenze di determinati contenuti si è tentato di operare a livello concreti (per esempio, introducendo il concetto di acido e di base in maniera operativa e limitando si a accennare alla teoria di Arrhenius con l'aiuto di modelli molecolari), nello stesso tempo nasce la necessità di stimolare e consolidare il pensiero formale sollecitando con opportune strategie lo studente ad usare strumenti quali uno schema di ragionamento ipotetico-deduttivo o il principio di proporzionalità.

 

I lavori pubblicati, pur rientrando nei casi sopra elencati, si presentano nel loro insieme come una massa di dati significativi ma eterogenei, per cui non rimane che esaminare di seguito ed in modo necessariamente sommario i vari lavori e cercare di trarne alcune indicazioni a carattere generale.  Shayer e Ingle [19] hanno ritenuto utile analizzare il programma Nuffield-O Level per la chimica [20] alla luce teorie di Piaget, classificano i contenuti ed i metodi proposti in operazioni intellettuali formali ed operazioni intellettuali concrete; inoltre gli autori distinguono tra gli argomenti la cui conoscenza minima è necessaria per un elementare interesse per la materia e quelli la cui conoscenza minima è indispensabile per affrontare la struttura del corso.  Essi concludono indicando i vari punti di difficoltà in relazione all'età cronologica ed allo sviluppo mentale medio, determinato mediante l'uso del QI.  Osservano infine come gli argomenti chimici si colleghino prevalentemente su livelli formali e come la difficoltà da questo punto di vista vada aumentando verso il finire del corso.  Un limite di questo lavoro consiste nell'uso del QI che si è detto non essere congruente con le classificazioni di Piaget, nella mancata enunciazione dei criteri in base ai quali gli argomenti chimici sono stati classificati.

 

Un'interessante riflessione è dovuta a Herron [21]; egli, nel tentativo di chiarire quali devono essere le aspettative di un insegnante di fronte a studenti che operano a livelli concreti o a livelli formali, evidenzia i differenti modi di affrontare degli argomenti di chimica e propone una serie di contenuti per ciascuno dei quali indica ciò che "può" e ciò che "non può" sapere uno studente che opera a livelli concreti.  Egli avverte che il criterio usato nel selezionare gli argomenti si basa esclusivamente sulla sua personale conoscenza dei meccanismi mentali che caratterizzano studenti "formali" e "concreti", inoltre chiarisce che questa sorta di dicotomia degli argomenti è artificiosa anche se utile. Per maggiore chiarezza riportiamo di seguito qualche esempio:

 

Argomenti accessibili a studenti “concreti”

Argomenti non accessibili a studenti “concreti"

Qualunque misura di routine

Misure su quantità non osservabili direttamente: es., densità, calore di reazione, ecc.

Compiere estrapolazione dirette; es., il fiammifero galleggia, quindi gli oggetti di legno galleggiano

Compiere estrapolazioni di secondo ordine; es. il legno ed il gasolio bruciano, il legno ed il gasolio sono composti del carbonio, quindi i composti del carbonio bruciano

Bilanciare le equazioni chimiche applicando determinate regole

Ricavare le regole per bilanciare le equazioni chimiche

Data la definizione di molarità preparare 1000 mL di una soluzione 1 M

Data la definizione di molarità preparare 1000 mL di soluzione 0,25 M a partire da una soluzione 3 M

Concepire il peso atomico come il peso di un determinato numero di atomi

Concepire il peso atomico come il rapporto tra il peso di un certo atomo ed il peso di un altro atomo assunto come standard

Concetto di acido come di una sostanza che fa virare il tornasole

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

 

Herron conclude affermando che peraltro la gran parte di concetti chimici comportano un certo livello di astrazione e che, quando si opera con studenti a livello concreto, è necessario scegliere con cura gli argomenti, utilizzando "surrogati" dei concetti formali ove non sia possibile introdurli (uso di modelli molecolari, visione di modelli filmati e ricorso ad analogie); naturalmente non appena possibile si sollecita lo studente a cominciare ad operare in modo formale.  In un secondo articolo Herron [2] ritorna sull'importanza, specialmente per gli studenti che si trovano allo stadio di transizione tra operazioni concrete ed operazioni formali, dell'uso di questi ausili e dei modelli analogici.

 

Strategie di questo tipo vengono utilizzate anche da altri autori [22, 23], i quali, per affrontare capitoli della chimica ad elevato contenuto formale, quale la stechiometria, fanno uso in un corso per High School di modelli molecolari costruiti dagli stessi studenti.  L'ipotesi di lavoro prevede che l'incentivazione per l'apprendimento sia alta per studenti "concreti" ma limitati per studenti "formali".  I risultati hanno dimostrato che queste strategie aiutano sensibilmente gli studenti "concreti" ma sono utilissime agli studenti "formali" che ne traggono notevoli stimoli; pertanto l'ipotesi di lavoro deve essere rivista.

A sua volta Beistel [7] per un corso introduttivo semestrale di chimica generale (College), propone una sequenza di lezioni teoriche a contenuto formale crescente, corroborate in parallelo da esercitazioni pratiche di laboratorio.  La scelta è ottimizzata in modo da incentivare, almeno come ipotesi di lavoro, l'acquisizione delle operazioni intellettuali formali da parte degli studenti.  Può essere interessante riportare di seguito il programma messo a punto da Beistel:

 

Lezioni teoriche

Esercitazioni di laboratorio

Gas: leggi di Boyle e Charles, equazioni dei gas perfetti, legge di Dalton, equazione di van der Waals e gas reali (non si affronta la teoria cinetica dei gas)

Legge di Boyle, compressibilità di un gas, peso molecolare di un gas

Soluzioni: tensione di vapore, innalzamento del punto di ebollizione ed abbassamento del punto di congelamento, pressione osmotica, elettroliti (non si introducono dati sulla struttura)

Punti di ebollizione di solventi puri, di soluzioni diluite di composti molecolari e di elettroliti.

Cambiamento di stato: equilibri di fase per sistemi ad uno o due componenti, concetto di equilibrio dinamico

Ricavare la regola delle fasi

Termodinamica: calore di fusione e di vaporizzazione, capacità termica, energia interna e lavoro, legge di Hess, energia libera

Calore di evaporazione e derivazione della regola di Trouton

Equilibri: costanti di equilibrio, equilibri gassosi, equilibri acido-base, solubilità

pH di un acido debole, ricavare una scala di acidità, pH di un sale

 

Ophardt [4] nel suo articolato progetto curricolare individua nel laboratorio lo strumento principale per indurre gli studenti ad usare il ragionamento ipotetico deduttivo; allo scopo, partendo come ricordato dalla tassonomia di Bloom, mette a punto un progetto curricolare tutto basato sull'analisi chimica qualitativa e quantitativa.  L'uso delle esercitazioni pratiche di laboratorio, seguite da una discussione guidata dei risultati, come era prevedibile appare il metodo più adatto a conciliare l'apprendimento chimico con l'acquisizione delle capacità intellettuali concrete prima e formali dopo.  Questa strategia, non mai abbastanza valorizzata nell'insegnamento della chimica, è anche quella che più si avvicina alle metodologie usate da Piaget e Inhelder nelle loro indagini.

 

Anche la Smith [8] basa il suo progetto essenzialmente sull'esecuzione e la discussione delle esercitazioni di laboratorio riferite ad argomenti rilevanti quali: stati di aggregazione della materia, acidi e basi, struttura e proprietà periodiche, ecc.  L'autrice, molto attenta al clima di apprendimento che si instaura durante il lavoro degli studenti, ritiene che questo metodo offra molte opportunità di autoregolazione della struttura mentale.

Per concludere ricordiamo che anche i giochi chimici, ossia i giochi le cui regole riproducono determinate regole chimiche [24-26], vengono indicati [27, 28] come possibili mezzi per un approccio concreto a concetti di per se formali; essi possono essere affiancati ad altri ausili didattici, quali i film didattici ed i modelli molecolari.

 

5. Conclusioni

La prospettiva di utilizzare le teorie di Piaget nell'insegnamento della chimica ha provocato entusiasmo da un lato e polemiche e scetticismo da quell'altro.  L'entusiasmo ha dovuto fare i conti ben presto con le indiscusse difficoltà incontrate nel tradurre la teoria in prassi didattica; come e già stato detto le teorie psicologiche tendenzialmente contribuiscono poco a risolvere i problemi anche numerosi che concorrono ad individuare.

Le polemiche [29-31], nel merito delle quali non entreremo in questa sede, oltre a basarsi su critiche oggettive attingono anche ad una corrente di pensiero teorica, palesemente insofferente delle "contaminazioni" e delle "metateorie" che inevitabilmente certe applicazioni a carattere interdisciplinare comportano.

Lo scetticismo viceversa, rilevabile specialmente tra gli insegnanti ed interpretabile come un atteggiamento difensivo, e proprio di coloro i quali, legati a schemi disciplinari rigidi, hanno sclerotizzato la loro ricerca, ostinandosi ad ignorare le implicazioni interdisciplinari del loro lavoro; si rifiutano cioè di prendere atto che il dato psicologico è ineludibile e non isolabile all’interno del processo didattico, non fosse altro che per lo inevitabile intreccio tra obiettivi cognitivi ed obiettivi affettivi.

Da questo punto di vista i ricercatori anglosassoni, con qualche parziale eccezione [2, 8], non mostrano nel momento stesso in cui valorizzano gli strumenti piagetiani, una eccessiva sensibilità per quei processi propri dell'ambito affettivo che pure la stessa pratica scolastica suggerisce essere determinanti per il successo di un progetto didattico.  Tutto ciò avviene nonostante che i due livelli di sviluppo affettivo e cognitivo siano da Piaget lucidamente e parallelamente analizzati.

 

Le indagini svolte a ventaglio su di un ampio fronte hanno per ora una funzione esplorativa e di dissodamento del terreno di ricerca, esse non hanno portato quindi, come primo risultato, a scoperte clamorose, ma hanno permesso di organizzare sulla base di una teoria veramente unificante un'ampia gamma di conoscenze e di comportamenti che sino a qualche anno fa venivano consumati in modo del tutto empirico ed intuitivo nel chiuso dell'aula scolastica.  In altre parole una maggiore conoscenza dello sviluppo cognitivo permette una scelta più consapevole e tempestiva degli strumenti didattici e di verifica.  I risultati per ora sono poco specifici, nel senso che quanto emerso potrebbe essere probabilmente trasferito con poche modifiche ad altri ambiti disciplinari quale la fisica; tuttavia alcune indicazioni sembrano utilizzabili.

È stato messo in evidenza che il tempo necessario al conseguimento delle operazioni intellettuali formali, problema centrale per un corretto apprendimento scientifico, è un fattore che varia da caso a caso, per tutta una serie di cause sulle quali sarebbe interessante indagare.  È stato indicato che l'esercitazione di laboratorio, seguita da discussione, in tutte le sue possibili articolazioni [5, 8] è uno strumento fondamentale per promuovere la autoregolazione delle strutture mentali nel momento stesso in cui certi concetti chimici vengono interiorizzati.  Questo metodo di lavoro appare pertanto utilissimo in quelle classi di "transizione" nelle quali si mescolano studenti "concreti" e studenti "formali".  Tutto un armamentario didattico, quale l'uso dei modelli molecolari, dei film didattici, delle immagini analogiche e dei giochi chimici, comincia ora a ricevere una più precisa collocazione; pur tuttavia da un punto di vista piagetiano non è ancora stato completamente chiarito il ruolo che tali strumenti giocano nei processi di apprendimento.

Un punto di debolezza di queste ricerche è indubbiamente costituito dalle difficoltà incontrate ad effettuare delle verifiche sufficientemente valide ed attendibili, così da avere dei feedbcks chiari e capaci di suggerire modifiche ed affinamenti delle ipotesi di lavoro.  I tests di intelligenza generale ed i tests più specificatamente piagetiani, come è stato detto, per ora non sembrano offrire in questo senso sufficienti garanzie.  Il metodo dell'intervista sul campo, tendente a stimolare ed analizzare nel contempo il ragionamento, rimane per ora, se utilizzata da docente esperto, lo strumento più funzionale.

Nei lavori analizzati in questa sede infine, non si sono rinvenuti dati significativi sui possibili effetti sinergici tra discipline diverse da un punto di vista dello sviluppo cognitivo.  Concludendo, l'analisi condotta ci informa sullo stato della ricerca in questo settore, suggerisce alcune possibili indagini da svolgere e contribuisce a sistematizzare maggiormente l’intervento didattico.

 

Bibliografia

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Apparso originariamente su La Chimica nella Scuola. Riprodotto con l'autorizzazione del Prof. Pierluigi Riani, direttore di CnS.