Per affrontare il corso sono necessarie solo poche conoscenze e competenze preliminari: padronanza dell'aritmetica e algebra di base, del calcolo elementare, delle relazioni di proporzionalità. Conoscenza elementare dei concetti fisici di massa, peso, forza, lavoro.

OBIETTIVI FORMATIVI

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

RISULTATI DI APPRENDIMENTO ATTESI

L'obiettivo generale del corso sarà raggiunto se gli studenti dimostreranno di

1. Saper individuare gli elementi descrittivi e variabili dei fenomeni trasformativi (fisici, chimici e biologici) e inquadrarli in rappresentazioni, categorie e modelli scientifici abbastanza elementari da poter “dialogare” con le narrazioni e le evocazioni spontanee dei bambini,  scegliendo un linguaggio naturale, semplice e di senso comune, ma corretto, per veicolare il minor numero di concetti scientifici necessari a catturare e generalizzare i diversi fenomeni, i processi di trasformazione dei sistemi osservati.
2. Costruire rappresentazioni iconiche qualitative del mondo microscopico in relazione ai corpi materiali, classificati per struttura e composizione, ai fenomeni chimico-fisici ed ai connessi processi di trasformazione osservabili.
3. Spiegare gli aspetti quantitativi ed energetici peculiari delle trasformazioni chimiche nei termini della chimica e della termodinamica classiche.
4. Aver appreso le diverse chiavi di lettura del linguaggio simbolico specifico e sintetico della chimica nel convertirlo in un linguaggio naturale sensibile allo specifico contesto concreto, consapevoli 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.

PROGRAMMA DEL CORSO

Il programma dei contenuti prevede i seguenti argomenti, suddivisi in tre blocchi.

1. BLOCCO MACRO 

Concetti di oggetto - materiale; trasformazione; interazione e sistema nei cicli di apprendimento di Karplus. La sfida epistemologica della distinzione - classificazione per via empirica e fenomenologica delle trasformazioni “chimiche” dalle “non chimiche”. Elementi di storia della chimica dalla protochimica ad Angelo Sala e Robert Boyle. Evoluzione dei concetti di elemento e di sostanza. Miscugli e separazioni; descrizione e interpretazione di reazioni di spostamento, decomposizione e sintesi; sostanze semplici e composte; le prime idee strutturali delle sostanze; leggi ponderali e loro interpretazione macroscopica in termini di conservazione delle masse degli elementi; la rivoluzione di Lavoisier;  Proust e composizione elementare variabile. Interpretazione di Dalton delle leggi ponderali; concetto di modello - teoria scientifica; teoria atomica di Dalton e pesi atomici. La legge dei volumi di Gay-Lussac; atomicità e valenza. L’ipotesi di Avogadro e il concetto di molecola. Differenza tra elemento e sostanza semplice. La quantità di sostanza.

2. BLOCCO MICRO

Modello cinetico-molecolare della materia in relazione agli stati di aggregazione e alle loro proprietà; interpretazione molecolare della pressione e delle proprietà elastiche dei gas. Evoluzione dei concetti di calore ed energia. 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. Spiegazione delle trasformazioni endotermiche spontanee.

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. Legge di Hess.

Il triangolo di Johnstone e applicazioni

3. BLOCCO DELL’AFFINITÀ CHIMICA

Periodicità del comportamento chimico degli elementi. Fenomenologia degli ossidi, degli acidi, concetto di base e di sale. Valenza. Interazioni materia ed elettricità. Modello di atomo elettronico semplificato (nòcciolo positivo e guscio elettronico di valenza). Fenomenologia elettro-positiva/negativa degli elementi e polarità elettrica della valenza. 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)

WEB PAGE: 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 dei “Cicli di apprendimento” (Robert Karplus), e la “Didattica per Concetti” (Elio Damiano) saranno utilizzati nel discutere esempi di attività didattiche dove gli Elementi di Chimica costituiscono un bagaglio essenziale per la progettazione e la delimitazione degli obiettivi e dell’apparato concettuale adeguato all’età e al tempo stesso corretto. 

  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 caratterizzano la natura della scienza chimica e la sua evoluzione, e soprattutto perché vi sono forti somiglianze tra le idee primitive delle trasformazioni e le descrizioni spontanee delle stesse da parte dei bambini. Qualsiasi lettura della realtà in termini scientifici più moderni deve essere ri-costruita dopo aver restituito, agli studenti del corso, quella continuità nella relazione tra percezione, osservazione sperimentale e costrutti teorici che spesso è fortemente carente nel loro percorso scolastico, ma che è alla radice tanto dell’epistemologia scientifica quanto delle metodologie costruttiviste. Il dialogo pedagogico e le attività svolte nelle lezioni saranno rivolte a soddisfare questi aspetti.

  
  

  
  

  
  

  
  

• La prova di valutazione è scritta. Il test scritto, della durata di due ore, prevede domande a risposta chiusa con motivazione-argomentazione delle scelte, nonché la stesura di un elaborato guidato da domande a risposta aperta, a scelta su temi proposti per i tre moduli.

  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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