La chimica con i mattoncini. Un esempio di Universal Design for Learning

La chimica con i mattoncini. Un esempio di Universal Design for Learning

Come docente di matematica e scienze nella scuola secondaria di primo grado mi sono spesso accorto che il primo approccio allo studio della chimica è davvero complesso, vengono proposti dei concetti che sembrano astratti e delle nozioni che spesso vengono poi dimenticate facilmente.
Seguendo il modello pedagogico dell’Universal Design for Learning, che guida la pratica educativa identificando e rimuovendo gli ostacoli presenti nei materiali didattici curriculari, utilizzo dei mattoncini per la costruzione dei principali composti della chimica.
I mattoncini sono uno strumento che racchiude in sé già in partenza una carica affettiva ed emotiva positiva, elementi cruciali dell’apprendimento.

Inoltre, hanno la caratteristica di essere diversi per colore e forma, dando così la possibilità di assumere significati diversi.

L’introduzione di un modello tridimensionale, manipolabile e “componibile” fornisce un’integrazione e/o un’alternativa alle informazioni verbali, aprendo altri codici e canali di comunicazione che permettono di acquisire la capacità di costruire le principali molecole e dare significato alle formule.

Il metodo

Dopo aver illustrato la struttura dell’atomo, secondo il modello degli orbitali, viene spiegata la regola dell’“ottetto”, cioè la tendenza degli atomi a completare il loro livello più esterno con otto elettroni. Nel caso di un numero inferiore o superiore, questi atomi tenderanno a legarsi con altri atomi fino a raggiungere tale numero.
Si passa quindi ad analizzare la tavola periodica degli elementi che raffigura tutti gli atomi esistenti, disposti secondo righe e colonne.

In particolare, le colonne indicano il numero degli elettroni del livello più esterno e così gli atomi appartenenti alla stessa tenderanno a legarsi secondo lo stesso principio.

Al simbolo dei principali elementi della tavola è stato aggiunta la raffigurazione di un mattoncino con un numero di incastri pari al numero di colonna, da uno a otto.
Mattoncini con lo stesso numero di elettroni nel livello più esterno sono differenziati da un colore diverso scelto arbitrariamente.

Ai ragazzi vengono illustrati quali sono i composti della chimica inorganica: ossidi, anidridi, idrossidi, acidi e sali. Ossidi e anidridi sono semplici molecole composte rispettivamente da metalli (elementi facilmente individuabili nella parte sinistra della tavola) e non metalli (elementi della parte destra) con l’ossigeno. Idrossidi e acidi sono composti da ossidi e anidridi a cui viene aggiunta acqua e infine i sali sono l’unione di un idrossido con un acido.

A questo punto entra in gioco il mattoncino fondamentale che rappresenta la regola dell’ottetto. Si tratta di un mattoncino piatto con otto incastri sul quale vengono posizionati quelli che individuano gli atomi.
Costruire per esempio una molecola di ossido di calcio utilizzando la tavola diventa così un’operazione molto facile. Se sul mattoncino di base posizioniamo un atomo di ossigeno rappresentato da sei incastri, risulta evidente che sarà necessario aggiungere un solo atomo di calcio da due incastri per completare la base e raggiungere l’ottetto. L’oggetto costruito può essere immediatamente letto come CaO, ossido di calcio.

Se invece all’ossigeno si vuole aggiungere il sodio, elemento che ha un solo elettrone nel livello più esterno ed è rappresentato quindi da un mattoncino con un incastro, intuitivamente si riscontrerà la necessità di utilizzarne due per raggiungere l’ottetto. La formula sarà quindi Na2O e il composto ossido di sodio.

Una volta capita la regola, è interessante lasciare che gli studenti riscontrino talvolta dei problemi e individuino strategie per trovare una soluzione adeguata. La costruzione dell’anidride carbonica si presta a questa modalità. In effetti se aggiungiamo un atomo di ossigeno e uno di carbonio (mattoncino da quattro incastri) ci accorgiamo che la base non è sufficiente per contenere tutti gli incastri. Dopo un opportuno ragionamento e confronto gli studenti arrivano a una soluzione, aggiungere un’altra base, verificare che ci sono sei incastri liberi e sovrapporre un atomo di ossigeno per completare la molecola. Il composto così ottenuto viene letto come CO2.
Con le stesse modalità di costruzione si possono realizzare gli idrossidi, gli acidi e i sali. In questo caso le molecole si scompongono e si ricompongono sempre rispettando le regola di base.

La valenza didattica

Di fondamentale importanza è l’aspetto inclusivo di questo metodo che non prevede conoscenze pregresse e che non richiede la memorizzazione di difficili regole. Utilizzando la tavola periodica divenuta “aumentata” per la presenza della raffigurazione iconica dei principali atomi e lo schema dei composti, tutti gli studenti, anche coloro che presentano Bisogni Educativi Speciali, possono raggiungere l’obiettivo didattico prefissato.

l riscontro negli studenti è più che positivo, essi partecipano con entusiasmo e hanno la possibilità di migliorare le loro competenze attraverso il feedback immediato del loro operato, comprendendo così la complessità della materia ma anche la sua logica e semplicità.

Leggi anche

Come far girare la testa a un robot
Si può camminare sui carboni ardenti? Ci aiuta a rispondere la fisica
Quando si esauriranno le fonti fossili?
“Osservare" la chimica in 5 reazioni
Termodinamica: facile come aprire un barattolo
Un caffè per il Nobel. La nascita di una nuova scoperta scientifica per la biotecnologia