OTTO MANIERE PER PENSARE AL PROBLEM SOLVING

 

Alex H. Johnstone

Centre for Science Education, University of Glasgow, Glasgow G12 8QQ, UK

 

Risolvere un problema è molto diverso dal risolvere un esercizio; la soluzione dei problemi è ciò che si fa quando non si conosce che cosa è necessario fare.  Molto di quanto è solitamente chiamato problem solving è in realtà applicazione di algoritmi e non riguarda affatto la soluzione dei problemi.  Ogni problema consiste di tre parti:

 

            (a) Le informazioni di partenza (i dati).

            (b) Che cosa si vuole ottenere (lo scopo).

            (c) Il metodo con cui collegare (a) e (b).

 

Affinchè un problema reale esista, almeno uno tra (a), (b) o (c) deve essere non familiare o incompleto.  Se tutti i dati di partenza sono completi, se l'obiettivo è chiaro ed il metodo ci è familiare abbiamo l'applicazione di un algoritmico ad un esercizio; la sostituzione di numeri in una equazione conosciuta.  Può essere un allenamento utile per rinfrescare un argomento in modo sistematico, ma NON É Problem Solving.  Precisiamo le forme possibili di un problema e le illustriamo con degli esempi di chimica.

 

Tipo

Dati

Metodo

Scopo/Risultato

1

completi

conosciuto

definito

2

completi

sconosciuto

definito

3

incompleti

conosciuto

definito

4

incompleti

sconosciuto

definito

5

completi

conosciuto

non definito

6

completi

sconosciuto

non definito

7

incompleti

familiare

non definito

8

incompleti

sconosciuto

non definito

 

Come già abbiamo detto, il tipo 1 non è un problema reale, anche se è la forma che più comunemente troviamo nei compiti di esame.

 

Il tipo 2 è una forma genuina di problema, ma una volta che lo studente ha svolto due o tre esempi, si transforma in un problema del tipo 1, perché il metodo diventa familiare.

 

Il tipo 3 ci porta nei problemi reali. Per esempio: "quanti atomi di rame sono contenuti in questa moneta 'di rame'?"  L'obiettivo è completamente definito, ma molti dati mancano.  Il problema è tutto nella capacità dello studente di trovare o chiedere i dati necessari:

 

                   "Qual è la composizione percentuale della moneta?"

                   "Qual è la sua massa?"

                   "Qual è il peso atomico del rame?"

                   "Qual è il numero di Avogadro?"

 

Questa è la parte che richiede un ragionamento.  Una volta che lo studente ha raccolto questi dati, il resto del problema è una applicazione automatica di semplici calcoli aritmetici.  Imparare come riconoscere quali sono i dati necessari è un'abilità importante da acquisire per diventare uno scienziato.

 

Un problema del tipo 4 potrebbe essereil problema riportato sopra, ma dato da risolvere ad una persona comune.

 

Il tipo 5 si presta bene alle domande di chimica.  Per esempio: "dimmi tutto ciò che puoi circa il complesso Ni(NH3)4Cl2".  Lo studente dovrebbe ricercare in varie parti della sua rete di conoscenza per rispondere a questa domanda in modo completo:

            Composizione percentuale

            Peso molecolare

            Nome degli elementi, dei leganti e del complesso

            Struttura e isomeri

            Colore

            Possibili reazioni

            Ecc.

 

Un problema del tipo 6 potrebbe essere lo stesso problema, ma dato da risolvere ad uno studente che non ha ancora studiato i complessi, e potrebbe fare soltanto dei ragionamenti elementari sulla formula.

 

Un esempio del tipo 7 potrebbe essere "quanto lavoro può essere ottenuto dalla reazione di 10 g di bicarbonato di sodio, NaHCO3, con un eccesso di HCl?"  La reazione è familiare, ma l'obiettivo non è chiaro e sarebbero necessari molti più dati.  Alcuni potrebbero fare ricorso alle tabelle termodinamiche utilizzando l'energia libera, altri potrebbero inventare una macchina semplice quale una siringa con una massa sul pistone e misurare la distanza percorsa dalla massa.  Ci sono non una ma diverse possibili risposte!

 

Il tipo 8 sembra essere impossibile, ma è in effetti il tipo più comune di problemi incontrati nella vita reale.  "Dove andrò sulla vacanza questo anno?" è un problema con una mancanza di dati.  Le procedure possono essere sconosciute e l'obiettivo non è chiaro.  Tuttavia risolviamo il problema e andiamo in vacanza.  I chimici nell'industria trattano quotidianamente con problemi di questo tipo.

 

 

1. A. Johnstone, Creative problem solving in Chemistry, (C. Wood Ed.), The Royal Society of Chemistry: London 1993, p. IV-VI.