Scuola secondaria di I grado

 

 

 

AVVERTENZE GENERALI

Gli allievi che accedono alla scuola secondaria di primo grado sono generalmente convinti che le apparenze fornite dai sensi ci offrano un’immagine del mondo come esso effettivamente è. È convinzione comune che le impressioni sensoriali siano uguali per tutti e che, conseguentemente, la causa di tali impressioni debba essere uguale per tutti e coincidere con la realtà effettiva. I primi dubbi emergono di fronte ad interrogativi relativi a situazioni che sono parte della propria esperienza personale: ad es., l’altezza degli alberi è quella che è, ma l’impressione dell’altezza cambia se cambia la distanza dell’albero da chi osserva o se cambia il suo punto di osservazione.

 

Nell'apprendimento delle scienze, si deve tenere presente che esistono almeno tre livelli di indagine conoscitiva.

Il primo livello riguarda il comportamento empirico dei singoli corpi: il passaggio del ghiaccio ad acqua liquida, quello dell’acqua liquida a vapore d’acqua, il passaggio del propano da liquido a gas, la dissoluzione del sale e dello zucchero in acqua, ecc. Queste sono conoscenze puntuali e importanti di cui gli alunni devono impadronirsi nei primi anni di scolarità, ma non sono conoscenze scientifiche: ne costituiscono la premessa indispensabile.

Il secondo livello riguarda la decontestualizzazione delle conoscenze empiriche puntuali, ossia lo stadio della generalizzazione nel registro macroscopico. In altre parole, si passa da un determinato corpo (acqua, aria, sale, zucchero, ecc.) alle categorie di corpi e ai relativi concetti: i concetti di corpo solido, corpo liquido e corpo gassoso e poi quelli di stato solido, stato liquido e stato gassoso. Si parla allora di evaporazione, ebollizione, ecc. dei liquidi; di fusione e di sublimazione dei solidi, di compressione e di liquefazione dei gas; di dissoluzione di un solido in un liquido; ecc. Le conoscenze che si elaborano a questo livello sono generalmente il frutto di un processo d’astrazione empirica mediante il quale è possibile accedere ai concetti categoriali. Si tratta di concetti che si riferiscono a oggetti materiali dei quali sono disponibili esemplari manipolabili che permettono di individuarne gli attributi essenziali e le funzioni che servono per descriverli.

Il terzo livello riguarda l’interpretazione modellistica degli stati fisici e dei cambiamenti di stato, nonché di altri fenomeni quali la dilatazione, la fusione, l’evaporazione, la dissoluzione, e così via: in breve, tutti i fenomeni di tipo fisico nei quali i corpi puri (le sostanze) conservano la propria identità pur trasformandosi. Questo è l'ambito delle conoscenze scientifiche elaborate a livello microscopico, per le quali si fa ricorso al modello particellare. Appartengono al terzo livello di indagine conoscitiva i concetti formali, ossia quei concetti che non sono derivati da oggetti materiali, ma vengono elaborati dagli scienziati. Per esempio, i concetti di energia, forza, campo, elemento, legame chimico, ecc. Il pensiero elabora una serie di proposizioni e di relazioni postulate come invarianti che costituiscono il concetto. In genere, si accede a queste conoscenze attraverso processi di modellizzazione, mediante i quali si producono rappresentazioni della realtà.  L’acquisizione di concetti scientifici richiede dunque il superamento di conoscenze strettamente legate alle impressioni sensoriali. Di conseguenza, l’insegnante di scienze si trova nella necessità di far sì che gli allievi comincino a mettere in dubbio l’affidabilità delle evidenze empiriche, dell’esperienza immediata o che almeno considerino questa in modo problematico. Si tratta di un’impresa di non poco conto, soprattutto perché esige che vengano messe in discussione le conoscenze di senso comune e l’idea che la conoscenza scientifica consista nella coincidenza tra idee e mondo materiale. Le riflessioni degli epistemologi e le ricerche storiche sull’elaborazione del sapere scientifico portano invece a ritenere che i concetti e i modelli scientifici siano frutto della riflessione critica e dell’invenzione degli scienziati, i quali poi sottopongono le proprie congetture a verifica mediante opportuni esperimenti. Un modello e una teoria scientifici sono costruzioni logiche, dotati di coerenza interna, accettati in quanto in accordo con l’insieme del sapere scientifico e suffragati da controlli sperimentali i cui risultati sono in accordo con le previsioni avanzate in base alla teoria stessa. La realtà empirica, la natura è l’invariante che sta sullo sfondo della riflessione creatrice degli scienziati. Tale invariante può essere vista o interpretata in modo diverso dalle diverse persone, ciascuna delle quali utilizza i propri schemi mentali (filtri interpretativi). È importante che agli allievi sia data molto presto l’opportunità di riflettere su questi problemi, anche perché si tratta di andare contro un modo di vedere le cose profondamente ancorato nel pensiero comune.

Le sequenze di apprendimento sono organizzate in blocchi di attività: per molte di esse sono previsti fogli di lavoro (FOL) per facilitare il compito dell’insegnante. Questo non significa che in ogni classe le attività debbano necessariamente succedersi nell’ordine indicato nelle sequenze, né che debbano limitarsi a queste. Ogni classe reagisce in modo diverso alle sollecitazioni dell’insegnante, soprattutto quando queste impegnano personalmente ogni allievo nella costruzione di sapere con un approccio scientifico: individuare problemi, avanzare ipotesi per risolverli, valutare l’adeguatezza delle soluzioni proposte. L’approccio adottato prevede che gli allievi siano protagonisti del processo di apprendimento e che le conoscenze vengano acquisite in modo attivo a partire da situazioni problema. L’insegnante deve svolgere un ruolo di mediatore tra le conoscenze degli allievi e le conoscenze scientifiche, essendo ben cosciente del divario che esiste tra la logica di chi apprende e la logica della scienza. Egli ha il compito di guidare la discussione, di intervenire quando gli allievi si trovano di fronte a difficoltà che non riescono a superare da soli, aiutandoli così a elaborare nuove idee, a sviluppare nuovi modi di ragionare.

L’uso dei fogli di lavoro (FOL) è funzionale a un contesto di apprendimento organizzato e gestito in base alle seguenti assunzioni epistemologiche e psicologiche:

1.   La chimica (e la scienza, in generale) va considerata non tanto un prodotto, quanto piuttosto un processo di comprensione della realtà che ha inizio con un problema.

2.   La realtà materiale che è oggetto dell'indagine chimica può essere descritta e interpretata a due livelli: quello macroscopico dei corpi fisici e dei fenomeni e quello microscopico delle molecole, degli atomi e dei modelli relativi.

3.   I modelli servono per descrivere e interpretare porzioni limitate della realtà e sono un tramite tra la teoria e gli oggetti o gli eventi empirici.

4.   Una delle maggiori difficoltà dell’apprendimento delle scienze consiste nello stabilire la relazione tra descrizione e interpretazione della realtà a livello macroscopico e a livello microscopico, senza mai confondere i due livelli.

5.   Per favorire l’apprendimento, non è opportuno presentare subito agli allievi il concetto o il modello più avanzato, quello utilizzato dagli specialisti. È meglio partire da un concetto o un modello semplice e renderlo via via più complesso affrontando problemi specifici, secondo un approccio che ripercorre l’evoluzione storica dei concetti e dei modelli.

 

L’uso dei fogli di lavoro al di fuori di questo contesto non può dare i risultati attesi e potrebbe anche risultare controproducente. I fogli di lavoro devono essere assegnati uno per volta, poiché in caso contrario, perdono di significato. Non si devono quindi assegnare più fogli di lavoro contemporaneamente. Quando l’insegnante lo ritenga opportuno, i fogli di lavoro possono essere usati come compito a casa, in modo che il tempo scuola (ore di lezione) venga dedicato all’analisi e alla discussione collettiva dei prodotti degli allievi.

 

 

STATI FISICI DELLA MATERIA, CAMBIAMENTI DI STATO E MODELLO PARTICELLARE

 

MA CHE COSA E' UN ESPERIMENTO SCIENTIFICO?

 

QUANTITÀ DI MATERIA (MASSA), QUANTITÀ DI SPAZIO OCCUPATO (VOLUME), QUANTITÀ DI MATERIA / QUANTITÀ DI SPAZIO OCCUPATO (DENSITÀ)

 

I CAMBIAMENTI DI STATO

 

LA STRUTTURA DELLA MATERIA E IL MODELLO PARTICELLARE

 

COSTRUZIONE DEL MODELLO PARTICELLARE

 

TRASFORMAZIONI CHIMICHE: ATOMI E MOLECOLE

 

IL PROBLEMA DELL'ENERGIA

 

ENERGIA E PORTATORI DI ENERGIA

 

 

 

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