Aritmetica e algebra di base, calcolo elementare, relazioni di proporzionalità, linearità e costruzione di grafici X-Y. Concetti fisici di base (massa, peso, forza, lavoro). Sistema Internazionale delle unità di misura.

OBIETTIVI FORMATIVI - RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI

Il corso ha l’obiettivo di ri-costruire un corpo di conoscenza chimica elementare che sia coeso, connesso come sistema concettuale facilmente padroneggiabile e immediatamente riferibile per ogni suo aspetto alle fenomenologie del “mondo materiale” e, pertanto, utilizzabile flessibilmente per essere adattato nella progettazione didattica per tutte le età e i diversi contesti, nonché integrabile con le esigenze didattico-metodologiche e con i saperi di base delle altre discipline scientifiche. Nel raggiungere l’obiettivo desiderato, gli studenti dovranno:

1. Costruire rappresentazioni iconiche qualitative del mondo microscopico in relazione ai corpi materiali, classificati per struttura e composizione, ai fenomeni chimico-fisici ed ai processi di trasformazione chimica osservabili.
2. Scegliere un linguaggio naturale semplice e di senso comune, analogie e metafore, per veicolare il minor numero di concetti scientifici necessari a catturare il fenomeno, il processo o il sistema chimico in oggetto.
3. Spiegare gli aspetti quantitativi ed energetici peculiari delle trasformazioni chimiche nei termini della chimica e della termodinamica classica.
4. Apprendere le diverse chiavi di lettura del linguaggio simbolico specifico e sintetico della chimica nel convertirlo in un linguaggio naturale sensibile allo specifico contesto concreto, sempre considerando che, al contrario della matematica, il linguaggio simbolico della chimica non è dotato di “vita propria”, ma è subalterno alle realtà fenomenologica e molecolare delle trasformazioni e strutture della materia che le sono proprie ed ai relativi modelli mentali.
5. Conoscere e sperimentare modelli metodologici per progettare semplici percorsi didattici su un gruppo di fenomeni correlati.

I contenuti sono suddivisi in tre blocchi: "MACRO (blocco fenomenologia di base)"; "MICRO" (blocco dei modelli cinetico-molecolari della materia); "AFFINITÀ CHIMICA" (blocco della reattività e del comportamento chimico dove si connettono e sviluppano i due blocchi precedenti)

1. BLOCCO MACRO

Concetto di sostanza: miscugli e separazioni; reazioni di decomposizione, di sintesi e sostanze semplici e composte, leggi ponderali e loro interpretazione macroscopica in termini di conservazione delle masse degli elementi. Differenza tra elemento e sostanza elementare. Composizione elementare. Interpretazione di Dalton delle leggi ponderali, teoria atomica di Dalton e pesi atomici. L’ipotesi di Avogadro e il concetto di molecola. La quantità (stechiometrica) di sostanza.

2. BLOCCO MICRO

Modello cinetico-molecolare elementare della materia in relazione agli stati di aggregazione e alle loro proprietà; interpretazione molecolare della pressione e delle proprietà elastiche dei gas. Concetti termodinamici di calore e temperatura. Energia cinetica e potenziale; energia interna, calore, lavoro di espansione/compressione e primo principio della termodinamica con applicazione ai passaggi di stato e alle trasformazioni chimiche.

Classificazione delle sostanze in base alla struttura, relazione struttura-proprietà; relazione struttura-composizione. Il significato dei simboli e delle formule chimiche.

Sistema chimico e stato del sistema chimico. Modello iconico del sistema chimico e delle reazioni chimiche dal punto di vista molecolare. Reazioni chimiche come cambiamenti dello stato di un sistema chimico; dai vincoli stechiometrici all’equazione di reazione. Fenomeni energetici che accompagnano le reazioni chimiche. Spiegazione delle trasformazioni endotermiche spontanee.

3. BOCCO AFFINITÀ CHIMICA

Periodicità del comportamento chimico degli elementi. Fenomenologia degli ossidi, degli acidi, concetto di base e di sale. Valenza. Interazioni materia ed elettricità. Elettricità dalla materia (celle galvaniche). Ioni, solidi ionici e soluzioni elettrolitiche. Modello di atomo elettronico semplificato (nòcciolo positivo e guscio elettronico di valenza). Fenomenologia elettro-positiva/negativa degli elementi e polarità elettrica della valenza. Fenomeni elettrolitici. Legame covalente. Solidi covalenti continui e polimeri. Solidi molecolari. Stati di ossidazione, reazioni di spostamento e connessione con le celle galvaniche. Soluzioni, solubilità, miscibilità e interazioni a livello molecolare tra soluto e solvente. Reazioni di doppio scambio. Fenomenologia delle reazioni incomplete e modello microscopico intuitivo della dinamica delle reazioni chimiche e dell’equilibrio chimico

Testo adottato (A): 1.; testi suggeriti (S): 2, 3, 4, 5, 6.

1. Fiorentini, Aquilini, Colombi, Testoni. Leggere il mondo oltre le apparenze, Armando ed. (A)

2. Aquilini, Ghibaudi, Venturi, Villani (a cura di). I tanti volti della chimica, Clueb. (Raccomandati: capitoli 6, 7, 8, 12, 13)

3. Elio Damiano, Il sapere dell'insegnare, Introduzione alla Didattica per Concetti con esercitazioni. Franco Angeli ed. (S).

4. Isaac Asimov, Breve Storia della Chimica, Collana di Storia della Scienza (CSS3) Zanichelli. (S)

5. Maggio, Zingales. Appunti di un Corso di Storia della Chimica, EdiSES università ed. (S)

6. Valitutti, Tifi, Gentile. La chimica per tutti, Zanichelli ed. (S)

PAGINA WEB: https://www.soc.chim.it/it/divisioni/didattica/percorsi_didattici

• Si alterneranno lezioni frontali e dimostrazioni dal vivo o in video; brevi attività in coppia su materiali strutturati, discussioni e sessioni di presentazione dei lavori collaborativi alla fine di ogni blocco. Alcune sezioni significative della programmazione saranno svolte secondo modelli metodologici che costituiscono parte integrante dei contenuti del corso. In particolare il modello metodologico delle “Cinque Fasi” (Carlo Fiorentini, Eleonora Aquilini), il modello dei “Cicli di apprendimento” (Robert Karplus), la “Didattica per Concetti” (Elio Damiano). 

  Sono già leggibili, all’interno dei tre blocchi di argomenti, momenti di riflessione storico-epistemologica, fondamentali sia per costruire narrative coerenti ed una visione olistica del sistema concettuale acquisito nel corso, sia per evidenziare lo sviluppo diacronico e dialettico dei concetti scientifici che caratterizza la natura della scienza chimica e la sua evoluzione.

  
  

  
  

• Test scritto, della durata di due ore con domande a risposta aperta e stesura di un saggio breve su uno tra quattro temi scelti a fine corso. Nella valutazione si terrà conto anche dei lavori collaborativi svolti alla fine dei tre blocchi di argomenti.

  Indicatori: conoscenza dei contenuti; capacità critica di rielaborazione dei contenuti; capacità di adattare le conoscenze a situazioni didattiche reali; correttezza del linguaggio scientifico.

  
  

  
  

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