3UREOHP6ROYLQJHFRRSHUDWLYHOHDUQLQJQHOODGLGDWWLFDGHOOHVFLHQ]HVSHULPHQWDOL 0DUFR)DODVFD$QWRQHOOD0DUWLQL1RWD$QJHOHUL/RUHGDQD,7,6(0DMRUDQDGL*UXJOLDVFR /DFULVLQHJOLDGROHVFHQWLHLQXRYLFRPSLWLGHOODVFXROD La realtà giovanile con la quale ci dobbiamo confrontare è sempre più difficile e complicata. L'attuale processo di velocissima trasformazione tecnologica, produce grandi potenzialità ma anche un forte senso di instabilità nel nostro modo di vita. Tra gli aspetti di malessere più preoccupanti provocati dai cambiamenti in corsosicuramente figurano i problemi di comunicazione nelle famiglie e tra i vari gruppi d'età (ragazzi, adulti, anziani). Questo intreccio di relazioni educative, che dovrebbe promuovere la crescita e lo sviluppo dei rapporti sociali, è in crisi e ne subiscono le conseguenze soprattutto i preadolescenti, specialmente quelli che vivono nei contesti socioculturali più deboli. Sempre più spesso gli studenti sono passivi, incerti, bloccati; la mancanza di aspettative e la scarsa fiducia nelle proprie possibilità generano deresponsabilizzazione e impediscono ai ragazzi di diventare protagonisti del loro apprendimento. Le difficoltà che abbiamo colto durantele nostre attività d'insegnamento della chimica nel biennio I- TIS e di educazione scientifica con gli studenti delle scuole medie ed elementari, ci hanno convinto che viene richiesto ai docenti di affrontare, con passione e competenza, nuovi compiti educativi. Una delle risposte praticabili nella scuola, a nostro avviso, è quella di adottare con gradualità nuove metodologie didattiche che cerchino, da una parte di modificare l'insegnamento - apprendimento in coerenza con le recenti ricerche nella didattica delle scienze, e dall'altra di attivare processi di responsabilizzazione nei ragazzi attraverso la valorizzazione delle loro capacità. Per questo motivo da 8 anni stiamo utilizzando il Problem Solving in laboratorio e stiamo sperimentando lezioni e Problem Solving anche in contesti di Cooperative Learning. Inoltre, cercando di costruire esperienze di continuità nell'educazione scientifica, da più di quattro anni lavoriamo con diversi colleghi di scuola elementare e di scuola media del territorio di Grugliasco, studiando e preparando insieme unità di lavoro sperimentali. Per conoscere e comprendere la tecnica del Problem Solving in laboratorio di chimica, di fisica o di biologia, suggeriamo la lettura degli scritti dei Proff. Valitutti e Tifi* /HTXHVWLRQLGLPHWRGRSHUOHGXFD]LRQHVFLHQWLILFDQHOODVFXRODGHOOREEOLJR L attività sperimentale, soprattutto se condotta in gruppi cooperativi, può avere un ruolo molto rilevante per gli studenti, già dalla scuola elementare, perché insegna a modificare in modo attivo oggetti 1
concreti, permette l acquisizione di conoscenze e intanto educa ad essere protagonisti e non solo fruitori passivi della realtà. Nel curricolo del secondo ciclo delle scuole elementari scuole e medie il tema materia e fenomeni fisici e chimici prevede esperimenti su sostanze e miscugli, con separazioni dei componenti dei miscugli, cenni sulla struttura della materia, esperienze sulla materialità dei gas e altre attività sperimentali che aiutino a costruire i fondamentali concetti di interazione e trasformazione. Mentre per i bambini delle elementari si devono affrontare solo aspetti macroscopici della realtà e delle sue trasformazioni, per i ragazzi delle scuole medie è necessario incominciare ad introdurre il modello particellare per interpretare i fenomeni osservati; i fatti sperimentali devono essere "visti" sia al livello macroscopico che in termini di struttura microscopica. Sull'argomento così si esprimono i Proff. G. Valitutti, M. Marinozzi e A. Tifi : I concetti atomico-molecolari sono spesso appresi non contestualmente al mondo dei fenomeni e, infatti, non sono mai usati spontaneamente dagli allievi nell interpretazione dei fenomeni. I misconcetti relativi al mondo microscopico, che vengono frequentemente rilevati, dimostrano quanto l argomento e i suoi collegamenti con le altre conoscenze siano sottovalutati nell insegnamento tradizionale. Occorre invece costruire i concetti microscopici partendo dalle evidenze fenomeniche...il primo obiettivo su cui puntare è fornire all allievo il modello particellare. Aiutandosi con modelli concreti e tangibili, che vengono via via precisati e privati del carattere metaforico, l insegnante ha mille opportunità per sintonizzare la classe sul linguaggio particellare... Nel biennio delle superiori (nel nostro caso un ITIS), si deve riprendere, approfondire e precisare l'aspetto particellare e creare per gli studenti le condizioni, come indica Alex Johnstone, per mettere in relazione i tre livelli di rappresentazione della materia: macroscopico, particellare, simbolico (simbologie matematiche, formule, equazioni ecc.). Il problema di collegare i tre livelli è comune alla fisica, alla chimica e alla biologia, discipline che devono cominciare a distinguersi l'una dall'altra proprio nel biennio della scuola superiore. Le attività di laboratorio, se non sono "calate" sugli studenti ma condotte con metodi efficaci, possono costituire una grande opportunità anche per affrontare questa complessità. Per gli stessi concetti si tratta di proporre attività che aiutino gli allievi a costruire nella mente modelli a diversi livelli concettuali a seconda della fascia d'età. Si deve naturalmente trattare di MO- DELLI SEMPLIFICATI, utili comunque a interpretare la realtà, che si possano arricchire, estendere ed approfondire con coerenza nel corso degli anni. Sappiamo bene, dagli studi dei pedagogisti, che gli allievi possiedono già proprie concezioni spontanee, le cosiddette misconcezioni o concezioni di senso comune, che sono spesso in contrasto con le teorie scientifiche; proprio sulle loro ristrutturazioni si deve basare il processo di insegnamento/apprendimento delle scienze. Una strategia 2
per aiutare i ragazzi di scuola media inferiore e superiore a superare le proprie concezioni è, come già accennato, l'introduzione del modello particellare della materia. L'importanza del laboratorio come luogo in cui sperimentare e intanto riflettere e collegare il livello microscopico con il macroscopico è proprio quella di non imporre "ex cathedra" il modello particellare, ma far sì che venga costruito dagli allievi, quindi assimilato e non ripetuto a solo beneficio dell'insegnante. Nell attività sperimentale si possono anche sviluppare abilità di base importanti che sono troppo spesso date per scontate: misurare volumi di liquidi con un cilindro, misurare temperature, effettuare operazioni di pesata, di filtrazione, di distillazione ecc. ecc. Esse rappresentano conoscenze concrete importanti, soprattutto nell'ottica di integrare il fare con il pensare. Un metodo che permette di collegare efficacemente i due aspetti è il Problem Solving in laboratorio, come abbiamo potuto sperimentare con allievi di tutta la fascia dell'obbligo.,o3ureohp6roylqjvshulphqwdoh Presentiamo alcuni esempi di Problem Solving sullo stesso argomento, affrontato a livello concettuale diverso. SOLUBILITÀ ƒ (OHPHQWDUL P. S. Tra i seguenti materiali : sale, olio, aceto, alcool, zucchero, sabbia, farina, quali sono solubili in acqua? In questo caso viene trattato il concetto di solubilità/insolubilità solo in termini esplorativi, per giungere successivamente a descrivere un sistema in termini di omogeneità/eterogeneità 0HGLH a- P. S. Il fertilizzante nitrato di potassio è più solubile in acqua calda o in acqua fredda? b- P. S. Il fertilizzante nitrato di potassio, in acqua è più solubile a 20 C o a 5 C? In questi casi vengono coinvolte diverse variabili connesse al concetto di solubilità/insolubilità: temperatura, volume, massa. %LHQQLRVXSHULRUL - P. S. Vi vengono consegnati due becher contenenti uno nitrato di potassio e l'altro cloruro di sodio Identificate i due solidi progettando un esperimento sulla base delle caratteristiche illustrate nel grafico. 3
25 Nitrato di Potassio 20 15 10 5 Cloruro di sodio 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Questo Problema sperimentale coinvolge variabili e abilità di pensiero elevate relative al concetto di solubilità/insolubilità: temperatura, volume, lettura e comprensione di un grafico, utilizzo di quantità proporzionali rispetto ai dati presenti sul grafico, dal momento che vengono usati becher da 50 ml. MISCELE OMOGENEE/ETEROGENEE (OHPHQWDUL P. S. Avete una miscela formata da zolfo e acqua salata. Separate lo zolfo e il sale, solidi, dall'acqua. 0HGLH P. S. Avete a disposizione tre materiali: sale, olio, aceto. Dovete provocare la formazione di a) una miscela omogenea b) una miscela eterogenea. %LHQQLRVXSHULRUL P. S. Avete a disposizione un miscuglio formato da marmo in polvere, solfato di rame, acetone. Separate i tre componenti. 4
N.B. Si può usare eventualmente CuSO 4 anidro bianco, che con l'aggiunta di acqua diventa azzurro. TRASFORMAZIONI (OHPHQWDUL P. S. Unendo a coppie i seguenti materiali dovete documentare almeno 4 casi di interazione a)aceto; b)soluzione BTB giallo ; c) soluzione BTB blu ; d) acqua distillata e) acqua minerale frizzante, bicarbonato di sodio NB: il PS propone solo il concetto di interazione, senza etichettature chimiche o fisiche. Per BTB si intende una soluzione di blu e di bromotimolo 0HGLH P. S. Avete a disposizione 4 materiali : acqua, aceto, bicarbonato di sodio, zolfo. Dovete provocare la formazione di a) una miscela omogenea; b) una miscela eterogenea; c) una reazione chimica. N.B. Riteniamo sia didatticamente utile non considerare i passaggi di stato come le uniche trasformazioni fisiche possibili. %LHQQLRVXSHULRUL a) P. S.In quali casi, mescolando le soluzioni A,B,C con le soluzioni 1, 2, 3, vi è indizio di trasformazione chimica? Il P.S. ha lo scopo di condurre gli allievi alla compilazione di uno schema riassuntivo, come ad e- sempio la griglia che segue, in cui registrare il colore e le altre caratteristiche degli eventuali precipitati che si formano mescolando a due a due le varie soluzioni. $ bianco - rosso % - bianco giallo & - - giallo gelatinoso Le soluzioni da noi utilizzate sono: 1: NaCl, 2: Na 2 SO 4, 3: K 2 CrO 4, A: AgNO 3, B: Ba(NO 3 ) 2, C: Zn(NO 3 ) 2 b) P. S. Vi viene consegnato un sistema in equilibrio: 5
Co(H 2 O) 2+ 6 + 4Cl - 2- CoCl 4 rosa blu + 6H 2 O Dovete individuare sperimentalmente a) la reazione esotermica b) la reazione endotermica c) l effetto della sottrazione di un reagente N.B. Quest'ultimo P. S. si presta ad approfondire il concetto di reazione chimica anche in termini di equilibrio Un organizzatore grafico che permette di gestire le attività sperimentali utilizzando in maniera efficace le conoscenze teoriche è il diagramma a V di Gowin** che, aiutando gli studenti a chiarire la natura e lo scopo delle attività sperimentali, contribuisce a far crescere le strategie cognitive e metacognitivesulla base della nostra esperienza, possiamo affermare che già dalla 4 elementare è possibile introdurlo. 3UREOHP6ROYLQJLQDSSUHQGLPHQWRFRRSHUDWLYRSHUODFRVWUX]LRQHVRFLDOHGHOODFRQRVFHQ]D L'applicazione del Problem Solving sperimentale migliora chiaramente la didattica delle scienze, ma noi pensiamo che possa esprimere al meglio le sue potenzialità formative se viene praticato utilizzando una modalità GLQVHJQDPHQWR DSSUHQGLPHQWR duttile e potente come il Cooperative Learning. I presupposti teorici del Cooperative Learning si rifanno al pensiero di Vygotskij, in particolare sulla natura sociale dell apprendimento. Il metodo dell apprendimento cooperativo contribuisce a creare un contesto in cui gli allievi acquisiscono abilità di comportamento specificamente insegnate, dialogano in modo interattivo con i compagni, senza appesantimento della memoria a breve termine, e quindi apprendono in modo significativo. La difficoltà a trovare una motivazione allo studio fa sì che spesso ci troviamo con classi gravemente problematiche nel comportamento, per cui durante le attività sperimentali si possono produrre situazioni di pericolo. D altra parte l'elevata eterogeneità di stili d'apprendimento e di capacità dei ragazzi, può essere affrontata positivamente solo se l'insegnante dedica la sua attenzione a piccoli gruppi, cosa impossibile quando il resto della classe non collabora. E'possibile affrontare il problema, a nostro avviso, attraverso la liberazione delle risorse che provengono dal coinvolgimento attivo dei ragazzi stessi nella conduzione della classe. Il Cooperative Learning, anche quando proposto a livelli non sofisticati (Cooperative Learning informale), permette di migliorare molto la pratica didattica, educando gli allievi ad atteggiamenti ed abilità sociali che spesso si danno per scontate e richiamate spesso solo con esortazioni, ma che in realtà vanno insegnate ed apprese nell'esperienza delle relazioni concrete. Ciò vuol dire costruire un clima di 6
classe in cui i rapporti siano di interdipendenza positiva e in cui i ragazzi debbano collaborare anche con persone ritenute "non all altezza". Il Cooperative Learning richiede l applicazione di diversi principi: il raggruppamento eterogeneo; l interdipendenza positiva; l acquisizione di competenze sociali (saper comunicare, saper distribuire la leadership, saper affrontare conflitti, saper risolvere problemi, saper prendere decisioni) ; l autonomia del gruppo; l interosservazione ; la valutazione individuale e/o di gruppo. E un metodo che solo in tempi lunghi può essere ben padroneggiato dai docenti. Noi lo stiamo sperimentando, crescendo lentamente di anno in anno, cercando di evitare fughe in avanti e procedendo con gradualità e prudenza. Per documentarsi sulla metodologia cooperativa è opportuno riferirsi ai testi segnalati nella bibliografia** L'attività di Problem Solving sperimentale in contesti cooperativi, collegando l operatività con la riflessione teorica in un clima di scambio e confronto, è in sintonia con il pensiero costruttivista sociale, perchè consente di porre in evidenza, con un'intesa sul significato dei termini e dei concetti anche attraverso l uso della V di Gowin, i passaggi mentali che favoriscono la costruzione concettuale. Ciò è in piena coerenza con il documento della Commissione dei Saggi "Contenuti essenziali per la formazione di base" in cui, relativamente alle scienze sperimentali, si sostiene la necessità di una" FROODERUD]LRQHHIIHWWLYDWUDLGXHDVSHWWLFRPSOHPHQWDULFKHFDUDWWHUL]]DQRODFRVWUX]LRQHGHOODFRQR VFHQ]DVFLHQWLILFDLOPRPHQWRDSSOLFDWLYRHGLQGDJLQHHTXHOORFRJQLWLYRLQWHOOHWWXDOH" Nel documento si dice che nel laboratorio gli studenti "GHYRQRDSSURSULDUVLGLPRGLGLJXDUGDUHGHVFULYHUHHLQ WHUSUHWDUHLIHQRPHQLFKHVLDYYLFLQLQRSURJUHVVLYDPHQWHDTXHOOLVFLHQWLILFDPHQWHDFFUHGLWDWL." e che si devono sperimentare "DWWLYLWjGLPRGHOOL]]D]LRQHVFKHPDWL]]D]LRQHHIRUPDOL]]D]LRQHPHGLDQWHOH TXDOLLIHQRPHQLYHQJRQRGHVFULWWLHGLQWHUSUHWDWL.". In conclusione, possiamo dire che il Problem Solving sperimentale e il Cooperative Learning si integrano, creando un contesto costruttivista in cui : - il Problem Solving, con l'uso della V di Gowin, rappresenta l'esperienza che consente la costruzione della conoscenza ; - il confronto tra pari, con la discussione in gruppo cooperativo, avvia il processo di metacognizione e di consapevolezza dell'apprendimento individuale ; - l'evento che promuove l'esperienza di apprendimento avviene in un contesto sociale, con la valorizzazione della zona di sviluppo prossimo ( Vygotskij) 7
BIBLIOGRAFIA * a) 4XDOHODERUDWRULRSHUOHVFLHQ]HVSHULPHQWDOL" dei Proff. Valitutti e Tifi, in DIDATTICA DELLE SCIENZE, ottobre 1999 b) G. Valitutti, A. Tifi, M. Marinozzi, 7HFQLFKHGLSUREOHP6ROYLQJQHOODERUDWRULRGLFKLPLFDH GLILVLFD IRRSAE Marche 1993 c) G. Valitutti, A. Tifi, 3HUXQLQVHJQDPHQWRIRUPDWLYRGHOOHVFLHQ]HGHOODQDWXUD, in Scuola e Città, agosto 1997, pp. 345-352 d) L. Angeleri, M. Falasca, A. Martini, ASSUHQGLPHQWRFRRSHUDWLYRH3UREOHP6ROYLQJ VSHULPHQWDOH, Chimica nella scuola, n 4 1998 ** a) J. D. Novak, D. B.Gowin,,PSDUDQGRDGLPSDUDUH, SEI 1989 b) J. D. Novak, / DSSUHQGLPHQWRVLJQLILFDWLYR, Erickson 2001 *** a) M. Comoglio, M. A. Cardoso,,QVHJQDUHHGDSSUHQGHUHLQJUXSSR Libreria Ateneo Salesiano, Roma 1996 b) M. Comoglio, (GXFDUHLQVHJQDQGR$SSUHQGHUHDGDSSOLFDUHLO&RRSHUDWLYH/HDUQLQJ. Ed. Las, Roma, 1998. c) M. Comoglio, &RVWUXLUHFRPXQLWjQHOOHVFXROH. Ed. Las, Roma, 2000. 8