La Chimica nella Scuola - n. 3 anno 2021 - Società Chimica Italiana
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La Chimica nella Scuola
n. 3 anno 2021
∠ Metodologie didattiche e percorsi
laboratoriali dall’università
alla scuola primaria
∠ La storia di una chimica poco nota e
quella di un chimico molto contestato
∠ Qualche saggia riflessione sul rapporto
uomo - pianeta
SOMMARIO
EDITORIALE PAGINE DI STORIA
3 Prepariamoci per tempo ad un nuovo anno di 33 Clara Cynthia Benson (1875-1964)
didattica Rinaldo Cervellati
Margherita Venturi 38 Il sottile confine tra inettitudine e inganno:
il caso degli amminoacidi tumorali della serie D
METODOLOGIE DIDATTICHE PER L’UNIVERSITÀ
Marco Fontani, Mariagrazia Costa, Francesca Salvianti
4 STEM-CPD@EUni: un progetto per lo sviluppo e Mary Virginia Orna
professionale continuo dei docenti delle discipline
STEM nelle università europee DARE VOCE AGLI STUDENTI
Oreste Tarallo e Vincenzo Russo 45 Chimica, che passione!
L’APPROCCIO STORICO-EPISTEMOLOGICO PER LA Alberto Ariosto
SCUOLA SUPERIORE PILLOLE DI SAGGEZZA
8 Alla scoperta della natura dell’aria - Prima parte: la 46 Vincenzo Balzani: l’uomo e il pianeta Terra
materialità dell’aria e l’esistenza del vuoto
Eleonora Aquilini, Antonio Testoni e Roberto Zingales KEYWORDS
50 Chimismo: la spiegazione chimica del mondo
PERCORSI LABORATORIALI
Giovanni Villani
13 Cinetica di reazione e modello SIR: un percorso
trasversale di educazione civica tra chimica, COMUNICAZIONI BREVI
matematica ed epidemiologia 53 Il modello collaborativo EChemTest®
Martina Pistolesi e Sandro Jurinovich e la certificazione on line per l’accesso
alle università europee: il caso Crotone
PERCORSI DIDATTICI PER LA SCUOLA PRIMARIA
Antonio Laganà, Roberta Selvaggi, Daniele Maggiore
22 Fake news scientifiche: insegniamo ai bambini e Ermanno Lasta
come riconoscerle
58 Le macchine della Chimica: riflessioni di un chimico
Lorenzo Cassine
in pensione
MUSEI SCIENTIFICI E DIDATTICA Rosario Nicoletti
28 Il sogno di un Museo Scientifico Scolastico Italiano NEWS
Luigi Campanella
63 Qualche notizia
29 Musei di Chimica e Collezioni Scientifiche a cura di Antonella Russo e Silvano Fuso
di Chimica in Italia
Valentina Domenici e Luigi Campanella
DIRETTORE ONORARIO
Gaetano Guerra
COMITATO EDITORIALE
Direttore: Margherita Venturi • Vice-direttori: Eleonora Aquilini, Giovanni Villani
COMITATO DI REDAZIONE
Eleonora Aquilini, Luigi Campanella, Giorgio Cevasco, Marco Ciardi,
Valentina Domenici, Antonio Floriano, Maria Funicello, Silvano Fuso, Elena Ghibaudi,
Elena Lenci, Anna Maria Madaio, Raffaele Riccio, Antonella Rossi, Antonio Testoni,
Francesca Turco, Margherita Venturi, Giovanni Villani, Roberto Zingales
COMITATO SCIENTIFICO
Presidente: Luigi Campanella • Vincenzo Balzani, Agostino Casapullo, Carlo Fiorentini
ISSN: 0392-8942
REGISTRAZIONE: 03/05/1996 n. 219 presso il Tribunale di Roma.
PERIODICITÀ: Bimestrale
2 Chimica nella Scuola 3 – 2021
EDITORIALE
Margherita Venturi
Prepariamoci per tempo
ad un nuovo anno di didattica
C ara/o lettrice/lettore, questo numero del CnS
uscirà quando ormai le scuole di ogni ordine e
grado hanno chiuso le loro attività, o le stanno con-
la tanto desiderata ripresa. Non voglio rompere le
uova nel paniere, ma non potremmo, o meglio non
dovremmo ricominciare a vivere come prima e a
cludendo. È giustissimo prendersi una pausa, perché consumare come prima, al contrario di quello che
siamo tutti sfiancati da più di un anno di pandemia molti pensano o sperano. È proprio questo l’inse-
e di didattica a singhiozzo, ma ti consiglio caldamen- gnamento che dovremmo ricavare dalla pandemia
te di leggere e di tenere in serbo quanto è qui pub- che ha messo in ginocchio il mondo e che ha messo
blicato, perché potrai trovare spunti molto utili per a nudo tutti i limiti e le distorsioni del nostro modo
ripartire il prossimo anno. di vivere. Tutto ciò, infatti, è potuto accadere a causa
Sono infatti ricchissime le rubriche che propongono del nostro dissennato comportamento nei confronti
percorsi didattici nei quali non solo si affronta il pro- del pianeta: degradazione dell’ambiente, esagerata
blema di come insegnare, ma anche di cosa insegna- antropizzazione del suolo, inquinamento, perdita di
re: si parla di materialità dell’aria e di esistenza del biodiversità, cambiamento climatico, etc. Se non vo-
vuoto secondo un approccio storico-epistemologico, gliamo che altre pandemie distruggano l’umanità,
di come sia possibile utilizzare le equazioni cinetiche dobbiamo cambiare rotta e pensare allo sviluppo in
per simulare la diffusione delle epidemie e, perfino, un’ottica ECOlogica, che mette al centro il pianeta,
di come si possa affrontare il tema delle fake news e non EGOlogica, che invece considera l’uomo pa-
nella scuola primaria. drone del mondo. E allora il prossimo
Ma questo non è tutto, perché potrai anno, sperando che tutto sia finito e
leggere dell’importanza dei musei che si possa rientrare in classe, non di-
scientifici per la didattica chimica e mentichiamo quanto è successo e con-
dell’esistenza di un progetto per lo svi- dividiamo queste considerazioni con i
luppo professionale continuo dei do- nostri studenti, nelle mani dei quali la-
centi delle discipline STEM nelle univer- sceremo il pianeta. Parliamo con loro
sità europee, potrai scoprire figure di di rispetto per l’ambiente e di sosteni-
chimici non noti o controversi nelle pa- bilità, celebriamo assieme a loro le gior-
gine di storia, potrai conoscere il punto nate mondiali dedicate al pianeta, alle
di vista dei chimici sul significato di al- sue risorse e alla biodiversità, ricordia-
cune parole, questa volta è il turno di chimismo. Nel mo quando si verifica l’Earth Overshoot Day, analiz-
presente numero troverai anche, oltre ad alcune no- zando i motivi del peggioramento della situazione
tizie dell’ultima ora e qualche considerazione sulla con il passare degli anni, a parte l’eccezione del 2020
chimica di un giovane studente, due comunicazioni (costrizione o aumento di consapevolezza?). Non
brevi, una per metterti al corrente di un bel risultato sarà assolutamente tempo perso, anche perché lo
ottenuto da una scuola italiana e l’altra per condivi- possiamo fare insegnando la Chimica dato il ruolo
dere qualche riflessione di un chimico ormai in pen- fondamentale che essa svolge per realizzare uno svi-
sione. luppo sostenibile e salvaguardare il nostro pianeta.
Infine, desidero ricordare la rubrica Pillole di Sag- È giustissimo insegnare i fondamenti della Chimica,
gezza nella quale sono riportati quattro contributi ma non ci si deve limitare ad essi; dobbiamo inse-
in cui si parla del rapporto uomo-pianeta. Si tratta gnare una Chimica “viva”, quella che permea ogni
di articoli brevissimi, ma densi di concetti e consi- momento della nostra quotidianità. Così facendo
derazioni che offrono tanti spunti dal punto di vista prendiamo due piccioni con una fava: motiviamo gli
etico, sociale, ambientale e, soprattutto, didattico; studenti a studiare la nostra disciplina e formiamo
li ho voluti riportare in questo numero del CnS per- futuri cittadini responsabili, maturi e consapevoli,
ché stiamo cominciando a vedere la luce in fondo al perseguendo quello che è l’obiettivo prioritario della
tunnel, a parlare di fine dell’emergenza e a gioire per scuola di ogni ordine e grado.
Chimica nella Scuola 3 – 2021 3
METODOLOGIE DIDATTICHE PER L’UNIVERSITÀ
Oreste Tarallo e Vincenzo Russo
Dipartimento di Scienze chimiche, Università degli Studi di Napoli Federico II. Complesso Universitario
di Monte Sant’Angelo, Napoli
oreste.tarallo@unina.it; v.russo@unina.it
STEM-CPD@EUni
Un progetto per lo sviluppo professionale
continuo dei docenti delle discipline STEM
nelle università europee
RIASSUNTO Introduzione
Il progetto europeo STEM-CPD@EUni è un progetto di
partenariato strategico Erasmus+ che vede coinvolti
cinque Atenei Europei e l’Associazione ECTN. Il pro-
L a qualità e il successo dell’istruzione universita-
ria dipendono da molteplici fattori, che vanno
da aspetti meramente organizzativi e logistici (pia-
getto mira allo sviluppo professionale continuo dei nificazione dei corsi di studio, disponibilità di aule,
docenti che insegnano discipline STEM (Science, Te- laboratori, strumentazione, …) alle competenze svi-
chnology, Engineering and Mathematics) nelle uni- luppate dagli studenti al termine del loro percorso
versità europee. L’idea centrale del progetto è quella di studi. Fra questi aspetti, di fondamentale impor-
di creare un nuovo tipo di attore in grado di promuo- tanza è lo sforzo e l’impegno dei docenti, la loro mo-
vere lo sviluppo professionale continuo (CPD) nell’in- tivazione, competenza e la personale idea che han-
segnamento STEM, il CPD-Ambassador, un docente no su quali siano le buone pratiche di insegnamento.
che si impegna non solo a formarsi per migliorare la Ancora oggi, è convinzione piuttosto diffusa nelle fa-
qualità e l’efficacia della propria attività didattica, coltà scientifiche che le competenze legate all’inse-
ma che vuole anche pianificare e promuovere attività gnamento siano una sorta di “dono” o “talento in-
di formazione professionale continua nella propria nato” [1], o che vengano acquisite automaticamente
realtà locale. Il progetto si basa sul framework TPACK insieme all’esperienza. La ricerca didattica mostra
(una sinergia di conoscenza tecnologica, pedagogica che ancora oggi molti docenti insegnano secondo
e del contenuto). In questo articolo si descrivono le una metodologia “tradizionale”, nello stesso modo
motivazioni del progetto e la strategia che si intende cioè in cui è stato loro insegnato [2]: questi docenti
perseguire per realizzare i suoi obiettivi. fondano la loro azione didattica soprattutto sul tra-
sferimento della conoscenza e considerano quale
ABSTRACT obiettivo principale del loro lavoro la trasmissione
The STEM-CPD@EUni project is an Erasmus+ strategic delle informazioni [3]. Di conseguenza, tipicamente,
partnership project involving five European universi- i docenti non avvertono la necessità di partecipare
ties and the European Chemistry Thematic Network a programmi di sviluppo delle proprie competenze
(ECTN). The project is aimed at the continuous pro- didattiche o, se vi prendono parte, una volta termi-
fessional development (CPD) of lecturers teaching nata la fase di formazione, si ritrovano a sperimen-
STEM (Science, Technology, Engineering and Mathe- tare le resistenze dei colleghi quando vogliono met-
matics) disciplines in European universities. The cen- tere in atto le innovazioni apprese [4, 5].
tral idea of the project is to create a new figure, able Da più di 20 anni l’European Chemistry Thematic Net-
to promote continuous professional development in work (ECTN, http://ectn.eu/) si impegna attivamente
STEM teaching, the CPD-Ambassador. The project is nel migliorare in modo sostenibile la qualità dell’in-
based on the TPACK framework (a synergy of techno- segnamento universitario della chimica. In partico-
logical, pedagogical, and content knowledge). This lare, il gruppo di lavoro ECTN Lecturing Qualifica-
article describes the rationales behind the project and tions and Innovative Teaching Methods si sforza di
the strategy to be pursued to achieve its objectives. stimolare il personale docente di nuova nomina,
4 Chimica nella Scuola 3 – 2021
STEM-CPD@EUni
promuovendo metodi innovativi di apprendimento CPD-Ambassador è un docente che ha l’ambizione
attivo, la cooperazione e partnership tra docenti affe- di migliorare non solo la qualità e l’efficacia della
renti a diverse università europee nel loro percorso propria didattica mediante l’applicazione di speci-
di sviluppo professionale continuo (CPD), nonché lo fiche innovazioni didattiche, ma che si propone an-
scambio di conoscenze ed esperienze di insegna- che di incidere positivamente nella propria realtà lo-
mento, il tutto in un contesto internazionale. cale (Dipartimento, Scuola, …), organizzando
A tal fine, questo gruppo di lavoro ha progettato nel attività di formazione per i propri colleghi al fine di
2019 un questionario per monitorare e delineare la implementare diffusamente nella pratica educativa
situazione dello sviluppo professionale dei docenti locale tali innovazioni e condividere le esperienze
di chimica e del personale che svolge attività di as- nella comunità degli ambasciatori CPD. È nostra con-
sistenza alla didattica (principalmente dottorandi). vinzione che la creazione di tale nuova figura nel
Il questionario è stato somministrato a personale af- campo dello sviluppo professionale continuo, il CPD-
ferente ad università partner di ECTN (38 diversi isti- Ambassador, aumenterà la consapevolezza dell’im-
tuti di istruzione superiore di 19 diversi paesi euro- portanza della competenza didattica specifica nelle
pei). Dall’analisi dei dati raccolti è emerso che nel discipline STEM, contribuendo a definirne le esigen-
90% circa delle università coinvolte nella ricerca ven- ze e individuando l’urgenza della formazione pro-
gono svolte attività di CPD per i docenti, anche se fessionale continua in questo ambito, per il miglio-
con metodologie molto differenti: in alcuni atenei, ramento sostenibile della qualità dell’insegnamento
infatti, si propongono semplici seminari (opzionali), delle scienze e in particolare della chimica.
in altri sono stati messi a punto programmi di for- Il progetto STEM-CPD@EUni è un progetto interna-
mazione con workshop che prevedono anche una zionale che fa capo ad un consorzio composto da 5
fase di coaching e tutoring, in altri ancora sono stati università europee: Università di Amsterdam (Paesi
sviluppati programmi di abilitazione all’insegna- Bassi), Università Jagellonica di Cracovia (Polonia),
mento universitario certificati. Nessuna delle uni- Università di Lubiana (Slovenia), Università di Napoli
versità, tuttavia, richiede che i propri docenti siano Federico II (Italia), Università di Oulu (Finlandia) e
in possesso di una certificazione o di una abilitazio- all’ECTN. Il gruppo è costituito da partner che rap-
ne per poter iniziare ad insegnare. Dal questionario presentano facoltà o dipartimenti di chimica europei
è emerso, inoltre, che circa il 70% delle istituzioni con una consolidata esperienza in attività legate allo
indagate organizza una formazione pedagogica ge- sviluppo professionale continuo, nonché a progetti
nerale, senza tener conto di alcuna specificità per le educativi internazionali.
discipline scientifiche, cosa che la ricerca ritiene non
particolarmente efficace [5]. Solo in sei università
(15%) la formazione è specificatamente organizzata
Quadro pedagogico:
per i docenti di chimica. il modello TPACK
Vale la pena evidenziare infine che, quando questa Dal momento che le tecnologie digitali trovano am-
indagine è stata realizzata (nel 2019, ovvero prima pia applicazione in diversi aspetti della nostra vita
della pandemia legata alla diffusione del virus Sars- quotidiana, siamo convinti che esse debbano svol-
CoV-2), meno della metà (41%) delle università coin- gere un ruolo centrale anche nei moderni processi
volte nella ricerca utilizzava strumenti di Information di insegnamento, apprendimento e valutazione.
and Communication Technologies (ICT) nella didat- Progettare e utilizzare attività di apprendimento po-
tica. tenziate dalla tecnologia dovrebbe essere quindi
una parte imprescindibile della formazione profes-
sionale di ogni docente. Il progetto STEM-CPD@EUni
Il progetto STEM-CPD@EUni affonda pertanto le sue radici nel modello TPACK
Sulla base di questi risultati, il gruppo di lavoro ECTN (Technological Pedagogical Content Knowledge) [7],
Lecturing Qualifications and Innovative Teaching Me- che sostiene che l’insegnamento sia più efficace
thods ha avviato nel settembre 2020 un nuovo pro- quando la conoscenza del contenuto (CK), la cono-
getto europeo, STEM-CPD@EUni, incentrato sul CPD scenza pedagogica (PK) e la conoscenza tecnologica
dei docenti che insegnano discipline STEM (Science, (TK) sono utilizzate in modo integrato e aderente ai
Technology, Engineering and Mathematics) nelle uni- contesti in cui si svolge l’insegnamento, ovvero te-
versità europee [6]. L’idea centrale di questo proget- nendo in debito conto aspetti specifici riguardanti
to è quella di creare un nuovo tipo di figura in grado l’insegnamento come il livello richiesto, la disciplina,
di promuovere lo sviluppo professionale continuo la situazione degli studenti [8] (Figura 1).
nell’insegnamento STEM, il CPD-Ambassador. Un
Chimica nella Scuola 3 – 2021 5
Metodologie didattiche per l’università
sul sito del progetto: http://ectn.eu/work-
groups/stem-cpd/), adattate alle esigenze e
alle aspettative dei docenti europei. Tali linee
guida descrivono quali saranno le competenze
in uscita del docente, stabiliscono i criteri per la
selezione sostenibile degli argomenti delle attività
CPD in base ai diversi contesti locali e i criteri per la
certificazione dei CPD-Ambassadors. L’obiettivo prin-
Fig. 1 Il modello TPACK [7].
cipale della certificazione dei CPD-Ambassadors è
quello di “premiare” e rendere visibile, anche nel
contesto europeo, il lavoro che intendono svolgere
Utilizzando un approccio TPACK, le attività di svilup- nelle e per le loro università. I materiali di formazio-
po professionale possono inoltre essere efficace- ne per i CPD-Ambassadors saranno sviluppati sotto
mente integrate con la pratica didattica del docente forma di brevi moduli online (microMOOC) e sarà
[9]. Un modo efficace per garantire che i docenti/par- creato il quadro per supportare i CPD-Ambassadors
tecipanti alle attività CPD siano in grado di applicare nella creazione di una comunità di pari in seno alla
le conoscenze acquisite nella loro pratica didattica quale poter condividere le loro esperienze locali con
è infatti rendere le attività di CPD parte della loro altri CPD-Ambassadors. Un’ultima, ma non meno im-
pratica didattica e armonizzare le attività con le loro portante fase, sarà quella di valutazione di tutte le
specifiche esigenze. attività svolte.
2) Comunità di ambasciatori CPD
Attività del progetto Dopo il completamento della scuola estiva, i CPD-
STEM-CPD@EUni Ambassadors rimarranno collegati in una comunità
Per raggiungere gli obiettivi del progetto e consen- di professionisti STEM-CPD per scambiare le loro
tire la sostenibilità verranno implementate le se- esperienze e sostenersi a vicenda nel loro ruolo di
guenti attività. ambasciatori presso le loro istituzioni. Presso l’ECTN
è già stato istituito il gruppo per collegare i docenti
1) CPD-Ambassadors e Scuole Estive e tutti coloro che riconoscono l’importanza dello
Per potenziare le attività locali di CPD presso le fa- STEM-CPD nell’istruzione superiore. Durante il pe-
coltà e scuole STEM dei diversi atenei coinvolti, sarà riodo del progetto i membri di questo gruppo pos-
sviluppato un programma di formazione per i CPD- sono diventare membri associati del progetto STEM-
Ambassadors che vedrà i suoi punti focali in due CPD@EUni e saranno invitati a partecipare a diverse
scuole estive organizzate nel corso del progetto. La attività del nostro progetto. Tale gruppo promuoverà
filosofia di queste scuole estive è quella di formare il confronto ed il continuo aggiornamento dei CPD-
i futuri formatori: durante le scuole estive, i CPD-Am- Ambassadors al fine di creare una comunità di pari
bassadors acquisiranno conoscenze, riceveranno da cui nascano per il reciproco miglioramento, sia
materiale e produrranno anche il proprio materiale nella tecnica di formazione che nella pianificazione,
per organizzare attività CPD nelle loro università di iniziative future.
provenienza.
Per raggiungere questi obiettivi, sulla base di un que- 3) Attività di formazione e workshop
stionario somministrato fra dicembre 2020 e gennaio Il progetto prevede la realizzazione di alcune attività
2021 a docenti e responsabili della didattica di tutta di formazione per i partecipanti al consorzio. Nel feb-
Europa, sono state già sviluppate delle linee guida braio 2021 si è svolto il primo workshop dal titolo
per le attività locali di CPD (consultabili liberamente Come progettare un MOOC? Sebbene l’evento fosse
6 Chimica nella Scuola 3 – 2021
STEM-CPD@EUni
inizialmente previsto presso l’Università di Lubiana of Ljubljana, Slovenia), Sanjiv Prashar (European
(Slovenia), a causa delle restrizioni COVID-19 è stato Chemistry Thematic Network, Belgium & Universi-
organizzato online. Obiettivo del workshop è stato dad Rey Juan Carlos, Spain) per l’utile scambio di
quello di far acquisire ai partecipanti abilità e com- idee e discussione.
petenze per essere in grado di sviluppare e creare
microMOOC per lo sviluppo professionale continuo Bibliografia
dei docenti universitari. Il workshop è stato un even- [1] D. Chalmers, D. Gardiner, Studies in Educational
to di apprendimento e formazione e pertanto molto Evaluation, 2015, 46, 81.
tempo è stato dedicato al lavoro di gruppo, a discus- [2] A. Oleson, M. T. Hora, Higher Education, 2014, 68, 29.
sioni e tavole rotonde. [3] L. McAlpine, C. Weston, Reflection: Issues related to
improving professors’ teaching and students’ learning,
in: Teacher thinking, beliefs and knowledge in higher
Ringraziamenti education (N. Hativa, J. Goodyear Eds.), Springer,
Il progetto è co-finanziato dal Programma Erasmus+ Dordrecht, 59, 2002.
dell’Unione Europea: STEM Continuous Professional [4] L. Postareff, S. Lindblom-Ylänne, A. Nevgi, Teaching
Development at European Universities 2020-1-PL01- and Teacher Education, 2007, 23, 557.
KA203-081802. Il sostegno della Commissione Euro- [5] A. Stes, L. Coertjens, P. Van Petegem, Higher Education,
pea per la produzione di questa pubblicazione non 2010, 60, 187.
costituisce un’approvazione dei contenuti, che riflet- [6] N. Brouwer, I. Maciejowska, A. Lis, C. Machado, S.
tono solo le opinioni degli autori, e la Commissione Grecea, J. Kärkkäinen, M. Niemelä, K. Kranjc, Č.
non può essere ritenuta responsabile per qualsiasi Podlipnik, S. Prashar, V. Russo, O. Tarallo, VIRT&L-
uso che possa essere fatto delle informazioni in essa COMM.21.2020.2, 2020.
contenute. [7] P. Mishra, M. J. Koehler, Teachers College Record, 2006,
Si ringraziano inoltre Nataša Brouwer e Stefania Gre- 108, 1017.
cea (University of Amsterdam, The Netherlands), [8] J. Voogt, P. Fisser, N. ParejaRoblin, J. Tondeur, J. van Braak,
Iwona Maciejowska e Aleksandra Lis (Jagiellonian Journal of Computer Assisted Learning, 2013, 29, 109.
University in Krakow, Poland) Carlos Machado (Glo- [9] N. Brouwer, P. J. Dekker, J. van der Pol, TPACK in
bal Impact Institute, Czech Republic), Johanna Kär- Professional Development in Higher Education, e-
kkäinen e Matti Niemelä (University of Oulu, Fin- Learning Cookbook, Amsterdam, 2013. ISBN 978 90
land), Krištof Kranjc e Črtomir Podlipnik (University 8964 646 0, e-ISBN 978 90 4852 312 2.
Chimica nella Scuola 3 – 2021 7
L’APPROCCIO STORICO-EPISTEMOLOGICO PER LA SCUOLA SUPERIORE
Eleonora Aquilini, Antonio Testoni e Roberto Zingales
Divisione di Didattica della SCI
ele.aquilini6@gmail.com; ajteston@tin.it; robertozingales@outlook.it
Alla scoperta
della natura dell’aria
Prima parte: la materialità dell’aria
e l’esistenza del vuoto
RIASSUNTO ma ancora che sperimentali, perché, a differenza di
I problemi della materialità dell’aria e della natura quelle solide e liquide, che possono essere individua-
discreta della materia sono legati storicamente al te ed esaminate attraverso i sensi (soprattutto vista
problema dell’esistenza del vuoto. Con Torricelli si e tatto), sfuggono all’analisi sensoriale. Boyle (1627
comprende che l’aria ha un peso, è materia, esercita – 1691) affermava che, non potendole vedere, la
una pressione e che il vuoto è compatibile con la ma- maggior parte degli uomini di scienza tendeva a igno-
teria. Boyle dimostra che l’aria è un fluido elastico e rarle, perché ciò che non si vede è prossimo al nulla
ne interpreta il comportamento ricorrendo ad un mo- [1]. Eppure, non è verosimile che per millenni l’uomo
dello cinetico-particellare. Entrambi i contributi furo- non si sia accorto dell’involucro invisibile che lo cir-
no fondamentali per la costruzione del concetto di conda, riconoscendolo indispensabile per la propria
gas e del modello “microscopico” della materia. sopravvivenza, percependone i movimenti (vento) e
sfruttandoli a proprio vantaggio, notandone il mani-
ABSTRACT festarsi sotto forma di bolle, che si liberano da paludi
The problems of the materiality of air and the discrete o acque putride stagnanti, o per effervescenza gene-
nature of matter are historically linked to the problem rata versando l’aceto sul calcare (già nota agli Assiri),
of the existence of vacuum. Torricelli demonstrated that o durante la fermentazione alcoolica, o il riscalda-
air has a weight, it is matter, it exerts a pressure, and mento dell’acqua al fuoco. Molti filosofi dell’antichità
that vacuum is compatible with matter. Boyle demon- classica (Anassimene, Empedocle, Platone, Aristote-
strated that air is an elastic fluid and interpreted its be- le) attribuirono concretezza all’aria, considerandola
havior using a kinetic-particle model. Both contribu- uno dei costituenti delle sostanze materiali.
tions were fundamental for the construction of the Quando l’osservazione del mondo naturale si fece più
concept of gas and the “microscopic” model of matter. attenta e sistematica, si notò che, per riscaldamento
di liquidi e solidi si sprigionavano vapori. Gli alchimi-
sti, che sottoponevano i materiali all’azione violenta
Introduzione del fuoco, per ucciderli prima di rigenerarli, notarono
L a prospettiva storico-epistemologica che per-
mette di comprendere come certi concetti sono
nati e si sono sviluppati è fondamentale nell’inse-
che dal corpo morto si allontanava uno spirito, come
lo spirito di vino (alcool etilico), lo spirito di vetriolo
(anidride solforica), lo spirito muriatico (acido clori-
gnamento; lo dimostra il caso emblematico che ri- drico), le prime sostanze volatili identificate.
guarda la natura dell’aria a cui è dedicato il presente I minatori sapevano che nelle gallerie delle miniere
contributo, a cui ne seguirà un secondo nel prossimo si sprigionano esalazioni nocive, che attribuivano ai
numero della rivista. Entrambi questi contributi of- coboldi, folletti che difendevano in questo modo il
frono una serie di “spunti didattici” per affrontare proprio territorio dall’intrusione umana.
nella scuola secondaria di secondo grado in modo Si può, dunque, affermare che, all’inizio del ’600, l’esi-
significativo e nell’ottica storico-epistemologica que- stenza dell’aria e degli aeriformi era un fatto accetta-
sto tema, che non è affatto banale da far compren- to, anche se non ne era chiara la natura: in generale,
dere agli studenti. l’aria era ritenuta l’ambiente indispensabile per la so-
Il riconoscimento dell’esistenza delle sostanze aeri- pravvivenza di uomini e animali, per fare avvenire la
formi è stato ostacolato da difficoltà concettuali, pri- combustione ed era vista come un ricettacolo nel
8 Chimica nella Scuola 3 – 2021
Alla scoperta della natura dell’aria
quale potevano dissolversi vapori e miasmi, conta- produceva sempre lo stesso gas, che chiamò gas sil-
minandola in maniera più o meno evidente. vestre (in latino, selvaggio), perché non era riuscito
Più incerta restava la consapevolezza della sua ma- a imprigionarlo in un recipiente.
terialità, resa problematica dalla sua inconsistenza. Intorno al 1630, il medico parigino Jean Rey (1583 –
Aristotele, riconosceva un peso all’aria, perché una 1645) si accorse che il violento riscaldamento al fuo-
vescica piena d’aria pesava più di quando era vuota. co di alcuni metalli, come piombo e stagno, non solo
Attribuiva ai quattro elementi pesi diversi: la terra era li trasformava in una polvere bianca chiamata calce
pesante in assoluto, l’acqua relativamente pesante, (ossido), ma ne determinava un aumento in peso.
l’aria relativamente leggera, il fuoco assolutamente Formulò l’ipotesi che l’aria, dotata di peso come tut-
leggero [2]; essi costituivano quattro sfere concentri- te le sostanze materiali, si fosse appiccicata ai metalli
che, disposte secondo il peso crescente, senza inter- durante il riscaldamento. Rey non dette seguito a
ruzioni, in modo da escludere il vuoto. Al di là della questi esperimenti e a queste ipotesi.
sfera più esterna, quella del fuoco, c’era l’etere, o La prima parte del percorso qui descritto è focaliz-
quintessenza [3]. I suoi commentatori medievali ave- zata sui contributi di Torricelli (1608 – 1647) e Pascal
vano distinto gli elementi pesanti (terra ed acqua) da (1623 – 1662), in quanto riteniamo che siano fonda-
quelli leggeri (aria e fuoco), privi di peso, perché at- mentali per introdurre nuove concezioni come la
tratti dalla propria sfera, al di sopra della terra. materialità dell’aria e l’esistenza del vuoto, che rap-
Con l’adozione del metodo scientifico, i filosofi ri- presentano ostacoli epistemologici e concettuali ri-
nunciarono a scoprire la natura intrinseca degli og- levanti. In particolare, il problema del peso dell’aria
getti materiali e le loro forme sostanziali, rivolgendo s’intreccia al problema dell’esistenza del vuoto.
la propria attenzione a problemi che potevano es- Torricelli ebbe una grandissima intuizione nel ritenere
sere risolti attraverso la sperimentazione, indagando che l’aria potesse essere “pesata” utilizzando un tubo
i fenomeni naturali e le loro correlazioni e, soprat- di vetro chiuso ad un’estremità contenente mercurio
tutto, dedicandosi a quelle caratteristiche del mon- e rovesciato in una bacinella. Con Torricelli il concetto
do fisico che potevano essere pesate e misurate, e di pressione appare come un concetto intuitivo che
quindi espresse in termini matematici [4]. con Pascal acquista una più chiara definizione [6].
Tra il XVII e il XVIII secolo iniziò e si completò il per- L’esperienza di Torricelli assume un grande ruolo di-
corso speculativo e sperimentale che avrebbe por- dattico quando si recepisce la differenza, il salto che
tato a riconoscere anche gli aeriformi come sostanze ci può essere fra l’esperimento e il suo significato. Con
materiali, a distinguerli tra di loro e a individuarne l’esperienza di Boyle s’introduce un altro fattore im-
le proprietà fisiche e chimiche. Questo percorso fu portante per la comprensione del comportamento
certamente agevolato sia da una diversa imposta- dei gas, l’elasticità dell’aria. L’aria è un fluido elastico,
zione dell’indagine dei fenomeni naturali e da una può essere compresso/espanso ed esiste una relazio-
maggiore accuratezza nella sperimentazione, sia ne di inversa proporzionalità fra pressione e volume,
dall’utilizzo sistematico della strumentazione, vec- a temperatura costante. Da un lato, questa è un’occa-
chia (bilancia) e nuova (barometro, bagno pneuma- sione importante per cogliere la regolarità di certi
tico, pompa da vuoto, eudiometro). comportamenti e la conseguente introduzione di una
All’inizio del ’600 il medico fiammingo Jean Baptiste legge che è espressione matematica di un fenomeno
van Helmont (1577 – 1644) riteneva che l’aria non fos- fisico [7], dall’altro, l’interpretazione di questi feno-
se un componente delle sostanze, ma che vi si tro- meni rilancia l’ipotesi cinetico-particellare sulla co-
vasse temporaneamente imprigionata; si impegnò, stituzione dell’aria e più in generale della materia. Si
perciò, a liberarla, analizzandola, esclusivamente in tratta allora di ricostruire il contesto storico episte-
base ai propri sensi, riconoscendone colore, odore e mologico in cui si è posto il problema della materialità
sapore. Notò delle differenze e, perciò, avanzò l’ipo- dell’aria. In questo modo si concretizzano, in relazione
tesi che non si trattasse di aria, ma di qualcosa che, al peso dell’aria, concetti come il peso specifico, la
pur avendo lo stesso aspetto fisico, fosse sostanzial- pressione e il volume [8].
mente diverso, caso per caso. Negò a questi aeriformi
qualsiasi consistenza materiale, ritenendoli una sorta
di pre-materia, simile a quella che, verosimilmente,
1 Le ipotesi e gli esperimenti
esisteva nel caos primordiale: li chiamò gas, forse di Torricelli
come storpiatura dell’originale termine greco [5]. In Per millenni, fino alla prima metà del Seicento, fe-
particolare, si accorse che, in processi molto diversi, nomeni come l’aspirazione di un liquido con una
come la combustione del carbone, l’azione degli acidi siringa o con una cannuccia, il mancato svuota-
sugli alcali, la fermentazione dei succhi vegetali, si mento di una colonna d’acqua immersa in una ba-
Chimica nella Scuola 3 – 2021 9
L’approccio storico-epistemologico per la scuola superiore
Un po’ di storia dentro la storia
I ntorno al 1630, il fisico Giovanni Batti-
sta Baliani (1582 – 1666), lavorando
all’ampliamento dell’acquedotto di Ge-
un tubo di piombo lungo 40 palmi,
chiuso da un rubinetto all’estremità infe-
riore, che era immersa in un barile pieno
dell’acqua. Magiotti descrisse l’esperi-
mento a Torricelli, suggerendo che, se si
fosse usata acqua di mare, questa si sa-
nova, dovette far superare alla condotta d’acqua; all’estremità superiore del tubo rebbe fermata nel tubo a un livello più
una collina alta circa 20 metri. Utilizzò un era fissato un fiasco di vetro capovolto, basso. La possibilità che liquidi di diversa
sifone pieno d’acqua, ma, dopo averlo con al fondo un’apertura chiusa da un densità avessero un comportamento di-
posto in opera, si accorse che, in en- tappo. Riempiti d’acqua il tubo e il fiasco, verso fu presa in considerazione da Vin-
trambi i rami del sifone, l’acqua era de- e tappato quest’ultimo, Berti aprì il rubi- cenzo Viviani (1622 – 1703), che, nella
fluita parzialmente, fino ad arrestarsi netto lasciando defluire l’acqua dal fia- pagina dei Discorsi di Galilei, nella quale
all’altezza di 10 metri. Chiese il parere di sco, lungo il tubo, entro il barile. L’acqua, si spiega che una colonna d’acqua alta
Galilei, che affermò che le colonne d’ac- però, non defluì completamente, ferman- più di 10 metri si spezza sotto il proprio
qua più alte di 10 metri si frantumavano dosi ad un livello di circa 18 cubiti (10 peso, come una fune cui è attaccato un
sotto il loro stesso peso, per eccesso di metri), che si mantenne fino al giorno carico eccessivo, annotò di suo pugno
carico. Baliani, invece, e Isaac Beeckman successivo. Tolto il tappo dal fiasco, l’aria (probabilmente con il consenso dello
(1588 – 1637) con lui, riteneva che fosse il vi entrò con il caratteristico sibilo e l’ac- stesso Galileo) che con altri liquidi, come
peso dell’aria all’esterno a sollevare l’ac- qua defluì completamente nel barile. mercurio, vino, olio, ecc., la rottura della
qua lungo condotte chiuse fino all’altezza L’esperimento di Berti poneva due quesiti colonna sarebbe avvenuta a un’altezza
di 10 metri, quando si raggiungeva un bi- fondamentali: 1) cosa impedisse all’acqua minore o maggiore delle 18 braccia, a se-
lanciamento. di defluire completamente; 2) cosa rima- conda del loro maggiore o minore peso
Nel tentativo di far chiarezza sulla que- nesse nella porzione del fiasco e del tubo specifico, rispetto a quello dell’acqua
stione e con l’intento dichiarato di con- al posto dell’acqua. L’ipotesi che fosse il [10].
vincere Galileo [9], intorno al 1641 il peso dell’aria atmosferica a sostenere la Anche Torricelli era convinto che fosse il
giovane matematico e astronomo man- colonna d’acqua contrastava con la conce- peso che l’aria esercitava sulla superficie
tovano Gasparo Berti (1600 – 1644) rea- zione comune che l’aria fosse un fluido dell’acqua a sollevarla entro il tubo, ma
lizzò a Roma un esperimento, alla leggerissimo e con la difficoltà di determi- solo finché il peso della colonna d’acqua
presenza dei gesuiti Atanasio Kircher nare questo peso, che sembrava enorme, era minore di quello dell’aria. Acco-
(1602 – 1680) e Niccolò Zucchi (1586 – mentre l’ipotesi che il fiasco rimanesse gliendo il suggerimento di Magiotti, pro-
1670), e di Raffaele Magiotti (1597 – vuoto contrastava con il senso comune e gettò di ripetere con differenti liquidi
1658). Dell’esperimento furono scritti con l’autorevole negazione della sua esi- l’esperimento di Berti, immaginandone i
quattro resoconti: quelli di Kircher e Zuc- stenza da parte di Aristotele. risultati nei dettagli: ne parlò a Viviani,
chi sono in parte contraddittori e forse Ovviamente, i filosofi naturali più attenti che, disponendo dell’attrezzatura, lo rea-
condizionati dai loro pregiudizi contro erano in grado di superare queste diffi- lizzò materialmente. Riempì il tubo
l’esistenza del vuoto. Quello di Magiotti coltà e, quindi, si innescò un ampio e prima con acquarzente (una soluzione
fu scritto parecchi anni dopo. Il più circo- prolungato dibattito scientifico sul peso concentrata di alcool etilico) e poi con ar-
stanziato risulta quello di Emmanuel Mai- dell’aria e sull’esistenza del vuoto, che gento vivo (mercurio). I risultati confer-
gnon, noto come Magnanus (1601 – diedero vita a numerosi esperimenti ben marono le previsioni di Torricelli: il
1676), basato su una dettagliata descri- congegnati e realizzati, anche se non mercurio, avendo una densità 13,6 volte
zione da parte dello stesso Berti e pubbli- sempre correttamente interpretati. maggiore di quella dell’acqua, richiedeva
cato a Tolosa nel 1653, alla luce degli Maignon era convinto che l’acqua fosse tubi molto più corti, rendendo l’attrezza-
esperimenti e delle riflessioni successive. sostenuta entro il tubo dalla forza del- tura molto più maneggevole per i futuri
Berti attaccò verticalmente a una parete l’aria circostante che bilanciava il peso esperimenti.
cinella d’acqua vennero spiegati dalla maggioran- to l’esistenza del vuoto un’ipotesi scientifica fon-
za degli scienziati e dei filosofi con la “paura del damentale.
vuoto”, che nella teoria fisica di Aristotele rappre- Indubbiamente anche le scoperte di Evangelista Tor-
sentava un concetto centrale. Si pensava, cioè, che ricelli, un discepolo di Galileo, furono influenzate da
il vuoto non potesse esistere e, conseguentemen- questo clima intellettuale profondamente rinnovato.
te, si supponeva che la natura si opponesse (op- Comunque, gli scienziati del XVII secolo, fino a Car-
ponesse resistenza) contro i tentativi effettuati per tesio, continuarono a credere nell’opposizione della
crearlo: all’apparenza, i fenomeni sopra descritti natura alla formazione del vuoto. Anche Galileo, che,
sembravano causati da questa opposizione. La na- ad esempio, era a conoscenza dell’impossibilità di
scita della scienza moderna si realizzò nel Seicento sollevare mediante le comuni pompe aspiranti una
in contrapposizione radicale alla fisica aristotelica, colonna d’acqua al di sopra di circa 10 metri a partire
che aveva continuato ad essere considerata anche dal pelo libero dell’acqua di un pozzo o di un bacino,
nei secoli precedenti un dogma indiscutibile ed in non riuscì a trovare una spiegazione soddisfacente
sintonia con la riscoperta, dopo secoli di oblio del- di questi fenomeni.
le antiche concezioni atomistiche di Democrito, Nel 1644 Torricelli effettuò degli esperimenti con dei
Epicuro e Lucrezio, che invece avevano considera- tubi di diversa forma e lunghezza, chiusi ad un’estre-
10 Chimica nella Scuola 3 – 2021Alla scoperta della natura dell’aria
Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3
mità, constatando che, in tutti i tubi, il mercurio di- Questa è la domanda che viene fatta più di frequente
scendeva fino alla stessa altezza (Figure 1, 2 e 3). dai ragazzi quando si presenta l’idea di Torricelli. E
Il dislivello esistente tra il mercurio contenuto nei se si chiede loro che cosa ci si dovrebbe aspettare
tubi e quello della bacinella era sempre di circa 76 se la stessa esperienza venisse effettuata con tubi di
cm (nei tubi torricelliani si realizzano spazi vuoti tan- diversa lunghezza, di solito, non hanno dubbi: nei
to più grandi quanto più alti sono i tubi; in realtà, tubi più lunghi il dislivello del mercurio sarà mag-
per la proprietà del mercurio di evaporare, come tut- giore perché il vuoto è superiore.
ti i liquidi, fornendo una piccola quantità di vapori, Torricelli non si limitò all’aspetto qualitativo, ma for-
si crea una situazione di quasi vuoto, che prende ap- mulò un’ipotesi quantitativa, cioè, che il peso della
punto il nome di vuoto torricelliano). colonna di mercurio alta 76 cm fosse controbilan-
Per Torricelli, questi esperimenti confutavano innan- ciato dal (fosse equivalente al) peso dell’aria atmo-
zitutto la concezione aristotelica della paura del vuo- sferica che premeva sul mercurio contenuto nella
to: infatti se la causa del dislivello fosse stata la paura bacinella.
del vuoto, i dislivelli di mercurio in tubi di diversa Torricelli, comunque, non si riferiva al peso assoluto
forma e volume avrebbero dovuto essere diversi. De- dell’aria atmosferica, ma a quello che gravava su una
molita in questo modo l’antica concezione, si sentì determinata superficie del mercurio, esattamente
sufficientemente sicuro per riaffermare la sua ipo- equivalente a quella su cui premeva il mercurio con-
tesi: se la causa del dislivello del mercurio non po- tenuto nel tubo di vetro. In sostanza l’aria si com-
teva più essere ricercata all’interno del tubo (la pau- portava come un liquido dal peso specifico estrema-
ra del vuoto), essa poteva essere attribuita a mente basso e obbediva alle stesse leggi dei liquidi.
qualcosa di esterno, al peso dell’aria. È l’aria che
“spinge” e non il vuoto che risucchia. Questa ipotesi
va molto oltre l’apparenza fenomenica. Normalmen-
2 Le conferme di Pascal
te non ci si rende conto che l’aria ha un peso. In re- L’ipotesi di Torricelli risultò così ben poco evidente
altà questa grande scoperta non è ricavabile banal- che, nonostante le significative conferme sperimen-
mente dagli esperimenti precedenti. tali ricevute negli anni immediatamente successivi,
Se poniamo i ragazzi di fronte a questo fenomeno, passò molto tempo prima che essa venisse accettata
la spiegazione che viene ritenuta più convincente da dalla comunità scientifica.
parte loro, in una situazione di primo approccio a Le prime importanti conferme sperimentali furono
tale fenomenologia, è riconducibile alla teoria del- fornite dallo scienziato e filosofo francese Blaise Pa-
l’horror vacui. La spiegazione di Torricelli risulta, di scal. Oltre che mercurio utilizzò anche acqua e vino
primo acchito, inverosimile e incomprensibile. Come (più “leggero” dell’acqua), verificò che l’altezza della
può l’aria avere un peso che preme sulla superficie colonna d’acqua corrispondeva a quanto previsto
libera del mercurio tale da sostenere una colonna di dall’ipotesi di Torricelli (ps mercurio = 13,6 g/cm3; ps
mercurio alta circa 760 mm, dato che non avvertia- acqua = 1g/cm3; [13,6 g/cm3 : 1 g/cm3] × 76 cm =
mo alcun senso di oppressione da parte dell’aria?
Chimica nella Scuola 3 – 2021 11L’approccio storico-epistemologico per la scuola superiore
la spinta dell’aria può determinare questi
esiti e non certo il risucchio del vuoto.
Anche la seconda importante conferma
sperimentale dell’ipotesi di Torricelli fu for-
nita da Pascal. Nel 1648, Florin Périer (1605
– 1672), salendo sul Puy de Dôme, fu in gra-
do di constatare, in conformità alle sue
aspettative, che, partendo dal valore di 76
cm al livello del mare, il dislivello di mer-
curio continuava a diminuire, a mano a
mano che si saliva.
3 Conclusioni della prima
parte
La storia della scoperta della materialità
dell’aria, del suo peso e del vuoto, che fin
Fig. 4 Esperimento di Pascal. Fig. 5 Esperimento di Auzout. qui è stata tracciata, ha posto le basi per un
itinerario didattico che proseguirà (secon-
da parte) con i concetti di pressione e di
1033,6 cm) e che la colonna di vino era più alta di elasticità dell’aria. Concetti che sono strettamente
quella d’acqua. connessi con lo studio delle proprietà del vuoto e
Pascal per provare, al di là di ogni dubbio, che è la pe- delle macchine per produrlo. Questo lavoro sfocerà
santezza dell’aria a produrre tutti gli effetti che si os- poi, da un lato, nella caratterizzazione delle “arie”
servano per i fluidi che restano sollevati realizzò anche diverse da quella atmosferica (chimica pneumatica
un altro esperimento, noto come l’esperimento del e Lavoisier) e, dall’altro, nell’atomismo daltoniano.
vuoto nel vuoto (1648), ideato da Adrien Auzout (1622 Quando nasce il concetto di gas la chimica nasce
– 1691) e descritto da Pascal nel suo trattato postumo come scienza ed è un aspetto da non trascurare in
La pesanteur de la masse de l’air (Figure 4 e 5): un insegnamento significativo che ponga la storia
“Si prenda un tubo con la parte inferiore curva, chiuso della scienza fra i suoi fondamenti.
nel punto A ed aperto in B ed un altro tubo diritto aper-
to nei punti M e N, ma inserito e saldato nel punto M Bibliografia
all’estremità ricurva dell’altro come si vede in figura [1] R. Boyle, Works, T. Birch ed., Londra 1744, v. 5, p. 178.
(Figura 4). Si chiuda B con un dito ... e si rovesci com- [2] B. Russell, Storia della Filosofia occidentale, TEA,
pletamente tutto il tubo … lo si riempia di mercurio e Milano 1991, p. 213.
si rimetta il punto A in alto e quello N in una vaschetta [3] I. Asimov, Il Libro di Fisica, Mondadori, Milano 1990, p.
piena di mercurio. Vedremo che il mercurio contenuto 225.
nel tubo superiore precipiterà completamente e verrà [4] A. C. Crombie, The History of Science, from Augustine to
raccolto nell’interno della curvatura, mentre il mercu- Galileo, Dover Publications Inc., New York 1995, p. 131.
rio del tubo inferiore rimarrà sollevato fino ad un livello [5] J. B. van Helmont, Oriatrike, Londra, 1663.
di 26 o 27 pollici… La ragione di questa differenza è [6] B. Pascal, Trattato sull’equilibrio dei liquidi, Boringhieri,
data dal fatto che l’aria, esercitando una pressione sul Torino,1968, p. 84.
mercurio della bacinella in cui pesca l’estremità infe- [7] C. Fiorentini, E. Aquilini, D. Colombi, A. Testoni,
riore del tubo, mantiene sollevato il mercurio. Non Leggere il mondo oltre le apparenze, Armando, Roma,
esercitando alcuna pressione, invece, sopra il mercurio 2007, pp. 96 - 125.
che si trova nell’estremità ricurva della curva del tubo [8] G. Cavallini, La formazione dei concetti scientifici, La
superiore… non venendosi a trovare affatto aria … Nuova Italia, Firenze, 1995, pp. 11 - 29.
vediamo il mercurio cadere… Togliendo il dito dal- [9] W. E. Knowles Middleton, The History of the Barometer,
l’apertura si vedrà che il mercurio contenuto nella par- Johns Hopkins, Baltimora, 1964, pp. 3-18.
te curva salirà di colpo fino a raggiungere i 26 o 27 pol- [10] W. E. Knowles Middleton, The History of the
lici… Poi vediamo … che quello contenuto nel tubo Barometer, Johns Hopkins, Baltimora, 1964, pp. 19-32.
inferiore si abbassa completamente” [11]. [11] B. Pascal, Trattato sull’equilibrio dei liquidi,
Fu quest’esperienza a convincere molti scienziati an- Boringhieri, Torino, 1968, pp. 113 - 117.
cora incerti ad aderire alla teoria torricelliana: solo
12 Chimica nella Scuola 3 – 2021PERCORSI LABORATORIALI
Martina Pistolesi e Sandro Jurinovich
I.T. “C. Cattaneo”, Via Catena 3, San Miniato, Pisa
sandro.jurinovich@posta.istruzione.it
Cinetica di reazione
e modello SIR
Un percorso trasversale di educazione civica
tra chimica, matematica ed epidemiologia
Introduzione
RIASSUNTO
La pandemia di COVID-19 ha profondamente segnato
la nostra vita e quella degli studenti, costretti alla
chiusura delle scuole e alla didattica “a distanza”. Per
L a Legge n. 92 del 20 agosto 2019 ha introdotto
nel curriculum del primo e del secondo ciclo l’in-
segnamento della disciplina “educazione civica”
la sua attualità, questo argomento è uno spunto di come disciplina trasversale senza prevedere un au-
riflessione per la costruzione di un percorso didattico mento del monte ore totale del curriculum. Per l’in-
trasversale di educazione civica che aiuti gli studenti segnamento dell’educazione civica occorre quindi
a comprendere ed interpretare con spirito critico l’an- “ritagliare” uno spazio di 33 ore annuali all’interno
damento dell’epidemia ed il senso e l’importanza del- dell’orario di una o più discipline curricolari. La spic-
le misure di prevenzione del contagio. A partire dallo cata trasversalità e multidisciplinarietà dell’educa-
studio cinetico di reazioni chimiche consecutive e dal- zione civica richiede l’applicazione di metodi e stra-
la risoluzione matematica delle relative equazioni, si tegie didattiche innovative. È inoltre necessario
introduce un semplice modello epidemiologico per la progettare percorsi didattici in grado di costruire
descrizione dell’epidemia di COVID-19, sfruttando le competenze trasversali e di rinforzare le conoscenze
analogie e differenze dei due modelli matematici e disciplinari delle materie coinvolte. Tali percorsi de-
rafforzando diverse competenze di base di chimica e vono coinvolgere in modo attivo gli studenti nello
matematica, in un’ottica multidisciplinare. studio di una nuova disciplina che, da parte loro, po-
trebbe essere solo identificata come “una materia
ABSTRACT in più da studiare”.
The COVID-19 pandemic has profoundly changed our Una strategia efficace per catalizzare l’attenzione e
everyday lives, and most students experienced school l’interesse degli studenti è quella di realizzare un
closures and on-line learning. The current events con- percorso didattico che metta in gioco le competenze
stitute the driving force for designing a cross-discipli- disciplinari acquisite in certe materie e l’interesse
nary didactic sequence to help the students to deve- dei ragazzi verso una tematica vicina alla loro espe-
lop a critical thinking about the pandemic and its rienza nel quotidiano. All’interno di questo contesto,
evolution and to understand the relevance of sanitary presentiamo un percorso didattico progettato e spe-
prevention measures. Starting from studying the ki- rimentato in una classe quinta dell’Istituto Tecnico
netics of consecutive chemical reactions and the ma- “C. Cattaneo” di San Miniato ad indirizzo Chimica e
thematical resolution of the related equations, we in- Materiali durante il mese di marzo, in modalità “a di-
troduce a simple epidemiological model for the stanza”. Il percorso intreccia la chimica e la matema-
description of the COVID-19 disease. The parallelism tica, proponendo un parallelismo tra lo schema ci-
between chemical and epidemiological kinetic mo- netico che descrive un sistema di reazioni
dels has been used to develop skills in both chemistry consecutive ed il modello epidemiologico “SIR” in
and maths from a multidisciplinary point of view. The grado di descrivere, seppur con alcune limitazioni,
topics proposed here enter in the civic education cur- l’evoluzione dell’epidemia COVID-19. La riflessione
riculum, as suggested by the recent Italian education scientifica sulla situazione pandemica contribuisce
regulations. allo sviluppo di un pensiero critico negli studenti e
Chimica nella Scuola 3 – 2021 13Percorsi laboratoriali
Fig. 1 Schema riassuntivo del percorso didattico. È riportata la sequenza delle lezioni ed esercitazioni previste (indicata dalle
frecce nere) con il titolo della lezione, breve descrizione del contenuto e principale metodologia didattica adottata.
di una consapevolezza rispetto ad argomenti che ri- Lo schema del percorso didattico è riassunto nella
sultano di spiccata attualità. figura 1 e descritto in dettaglio nei paragrafi succes-
I materiali didattici che accompagnano questo arti- sivi. Il percorso può essere svolto totalmente a di-
colo (appendici di approfondimento, guide alle eser- stanza o in modalità mista (blended),2 per una durata
citazioni, schede di lavoro per gli studenti, ecc.) sono complessiva stimata in 13-15 ore totali. Il percorso
raccolti in un Padlet [1] dedicato.1 I docenti interes- può essere riadattato anche per le classi terminali
sati a sperimentare il percorso in classe hanno così di un liceo scientifico tradizionale o scienze applica-
a disposizione, in un unico contenitore digitale, tutte te, avendo cura di consolidare opportunamente le
le risorse necessarie. preconoscenze richieste.
Il percorso didattico Obiettivi didattici, prerequisiti e
Il percorso didattico è costituto da una sequenza di valutazione
lezioni ed esercitazioni in cui l’insegnante presenta Il percorso permette di conseguire sia obiettivi di
nuovi contenuti attraverso modalità di insegnamen- competenza trasversali di cittadinanza che specifici
to attive. Principalmente si utilizzano le metodologie obiettivi disciplinari, anche attraverso problemi reali
della lezione partecipata e della discussione collet- che richiedono di essere affrontati in chiave interdi-
tiva in una chiave inquiry-based learning [2], facendo sciplinare. Il percorso promuove anche lo sviluppo
spesso ricorso allo strumento della domanda, nella della coscienza civile e sociale degli studenti favo-
forma di domanda-stimolo o domanda-provocato- rendo un atteggiamento di convivenza rispettoso
ria. La domanda stimola l’interesse e la curiosità de- delle regole. Grazie all’impostazione didattica, gli
gli studenti ed è utile per collegare i diversi temi. Nel- studenti migliorano le loro capacità di prendere par-
le esercitazioni, invece, è richiesto un ruolo più attivo te ad una discussione, affrontare problemi, indicare
degli studenti che sono chiamati a costruire grafici, soluzioni. Alcune esercitazioni, che prevedono l’uti-
analizzare dati, fare simulazioni, ecc., anche utiliz- lizzo di un programma Python, permettono di acqui-
zando strumenti digitali. sire conoscenze specifiche di programmazione. Gli
obiettivi didattici ed i prerequisiti sono descritti in
1
Il Padlet è un nuovo strumento digitale che permette di creare “bacheche virtuali” condivisibili per raccogliere ed organizzare materiale
multimediale di diverso tipo.
2
In quest’ultimo caso è consigliabile svolgere le lezioni 1-4 in presenza e le esercitazioni 1-5 in modalità a distanza, riservando alle
lezioni una maggiore possibilità di interazione diretta e di partecipazione attiva e sfruttando il fatto che, da casa, ciascuno studente può
usare i propri dispositivi per poter effettuare le esercitazioni.
14 Chimica nella Scuola 3 – 2021Puoi anche leggere
