epistemologia

Metodi didattici in chimica: alcune riflessioni

di Teresa Celestino

LA RICERCA DIDATTICA IN CHIMICA

Chemistry Teacher with Students in ClassGli americani la indicano con un acronimo, CER: Chemical Education Research. Noi traduciamo con “ricerca nella didattica della chimica”, ma non abbiamo una sigla corrispondente; forse perché da noi è considerata un’area di ricerca inusuale, e non v’è la necessità di abbreviare una espressione pronunciata poco frequentemente. Eppure in Italia esistono molti validi studiosi dei metodi di insegnamento-apprendimento della chimica; purtroppo la loro diffusione non è capillare, anche a causa della carenza di centri di ricerca educativa in molte aree del paese. Inoltre un chimico che si specializza nella didattica non ha un percorso di carriera universitario come quello di chi sceglie di dedicarsi alla classica attività di ricerca sperimentale; al contrario, in paesi come gli Stati Uniti è molto comune trovare all’interno delle Facoltà di Scienze il dipartimento di “Chemical Education” così come quelli di “Organic Chemistry” e “Nanotechnology”. Non solo: se in Italia si sceglie di studiare chimica è molto raro trovare nell’offerta formativa corsi di didattica o fondamenti storico-epistemologici di questa disciplina, tantomeno corsi di dottorato che permettano di coltivare tale tipologia di studi. Fortunatamente la situazione sta lentamente cambiando per la necessità di fornire una adeguata formazione universitaria ai futuri insegnanti. Continua...

Pensieri circa la presunta miopia della Scienza ed il concetto di Soprannaturale

A fine testo:
Nota introduttiva: perchè questo articolo?” e “Che cos’è la Scienza e cosa non lo è?

una porta verso la luceMolti credono che la scienza respinga cosa non sa spiegare.  Niente di più sbagliato!
In passato come ai giorni nostri sono molti i fenomeni ed i comportamenti, osservabili e talvolta anche riproducibili, per i quali non si dispone (ancora?) di una spiegazione adeguata: non per questo la scienza nega la loro esistenza né la carenza stessa di una spiegazione soddisfacente per essi.

La scienza semmai respinge ciò che non si può studiare.
Ad un livello più semplicistico si dice talvolta “cosa non si può riprodurre in laboratorio”, ma questa condizione non è a dire il vero irrinunciabile se pensiamo ad esempio ad eventi naturali di grandissima portata, come ad esempio quelli di tipo astronomico.

In buona parte, ciò che non si può studiare appartiene al mondo dell’inesistente oppure del soprannaturale, insiemi tra loro diversi anche se massimamente sovrapposti.
3 mondi di conoscenza secondo PopperUna caratteristica piuttosto comune alla trascendenza dei fenomeni soprannaturali, qualora si voglia comunque ammettere la loro esistenza, a ben vedere è quella di essere frutto di un’intelligenza, o di una coscienza, o di una volontà “superiore” a quella umana classica, capace per tanto di sottrarsi alla dinamica sperimentale così come al semplice atto dell’osservazione sistematica che ne è parte integrante. Continua...

La spiegazione chimica con le molecole

Articolo 12/15.
Questo articolo si colloca nell’ambito della rassegna “I Lunedì della Cultura Chimica“,
iniziativa curata dal chimico ed epistemologo Giovanni Villani, con il sostegno tecnico-scientifico dell’Associazione Culturale Chimicare 

Giovanni VillaniUna discussione generale sulla spiegazione scientifica è al di fuori di questo contesto. Noi qui abbiamo di mira solamente un aspetto particolare del problema della spiegazione scientifica: il tipo di spiegazione che si ottiene utilizzando il piano molecolare. Come si vedrà meglio in seguito, ciò equivale a parlare del tipo di spiegazione che fornisce la chimica e la sua specificità rispetto a quella fornita da altre discipline.

Fino a qualche decennio fa la posizione predominante a livello epistemologico era che la spiegazione scientifica era unitaria e assimilabile a quella che si applicava alla fisica, quella che si basa sulle leggi di natura. Tale posizione si basava sull’idea che era proprio questo tipo unificante di spiegazione che rendeva scientifica una branca del conoscere. Attualmente, questa posizione è minoritaria ed è riconosciuto, a livello epistemologico, una diversità di spiegazioni scientifiche.

Locke - saggi sulla legge naturaleIl principale modello di spiegazione fisica è quello nomologico-deduttivo descritto da Hempel e Oppenheim nel 1948. Secondo questo modello il fenomeno empirico – l’explicandum – è spiegabile in termini di un explicans, costituito da un complesso di leggi naturali e da certe condizioni iniziali. Continua...

Le trasformazioni chimiche: le reazioni

Articolo 10/15.
Questo articolo si colloca nell’ambito della rassegna “I Lunedì della Cultura Chimica“,
iniziativa curata dal chimico ed epistemologo Giovanni Villani, con il sostegno tecnico-scientifico dell’Associazione Culturale Chimicare 

Giovanni VillaniTutti i tipi di strutture sono dinamici e nel lavoro precedente abbiamo accennato alle differenze tra le strutture indipendenti dall’ambinete e quelle che sopravvivono solo in presenza di scambi con esso.  Entriamo adesso nel dettaglio degli aspetti dinamici della struttura molecolare.  Essi introducono in chimica il tempo in due modi: uno periodico e l’altro irreversibile, ambedue importanti in questo mondo microscopico.  Il tempo molecolare periodico è legato alla flessibilità della struttura, per esempio all’oscillare simultaneo degli atomi intorno alla loro posizione di equilibrio (modi normali di vibrazione).  A tale tempo sono correlate una serie di proprietà macroscopiche evidenziabili con apposite interazione tra la molecola e diversi tipi di radiazione (spettroscopie).

L’altro tempo presente nel mondo molecolare è quello di “nascita-morte” delle molecole, cioè il tempo legato alle reazioni a livello molecolare, ed è irreversibile nel senso che distrugge una struttura per formarne un’altra.  In questo caso si dice che è avvenuta una reazione chimica e dall’originale molecola (reagente) si è formata una nuova molecola (prodotto), con una diversa struttura molecolare. Continua...

Il concetto di trasformazione in scienza

Articolo 9/15.
Questo articolo si colloca nell’ambito della rassegna “I Lunedì della Cultura Chimica“,
iniziativa curata dal chimico ed epistemologo Giovanni Villani, con il sostegno tecnico-scientifico dell’Associazione Culturale Chimicare 

Giovanni VillaniDa sempre, il concetto di ente e quello di trasformazione sono il binomio con cui spiegare la persistenza e la variabilità di tutto il mondo che ci circonda, da quello inanimato a quello animato, all’uomo e ai suoi prodotti.   Nei lavori precedenti ci siamo soffermati soprattutto sugli enti.  In questo e nel prossimo ci soffermeremo sul concetto di trasformazione, trattando sia gli aspetti generali, in questo lavoro, sia gli aspetti chimici, nel prossimo, noti con il nome di reattività.

Tutti gli enti, e le loro proprietà, sono dinamici per natura.   Di realmente statico nell’universo non esiste niente, e, tuttavia, non tutto si trasforma alla stessa velocità.   Sono proprio le differenti velocità di trasformazione dei diversi enti che ci consentono di parlare di “enti” come oggetti statici e indipendenti dal tempo.   Le differenti velocità di trasformazione determinano la scala dei tempi che, con quella della dimensione e dell’energia, ci consente di separare il “complesso” che evolve in una parte statica e una dinamica in trasformazione.   È, infatti, questa scala dei tempi che ci permette di differenziare concettualmente i vari processi in gioco, annullando i processi che operano lentamente nell’intervallo dei tempi in esame, ottenendo proprietà e enti statici, accanto ad altre proprietà e enti in reale trasformazione in quell’intervallo di tempo. Continua...

La struttura molecolare. Storia, prospettive e problemi

Articolo 8/15.
Questo articolo si colloca nell’ambito della rassegna “I Lunedì della Cultura Chimica“,
iniziativa curata dal chimico ed epistemologo Giovanni Villani, con il sostegno tecnico-scientifico dell’Associazione Culturale Chimicare 

Giovanni VillaniIn questo lavoro ci occuperemo della struttura molecolare, mostrando come una molecola (ente strutturato=sistema) è diversa dalla somma dei suoi costituenti.  Per prima cosa andiamo a chiarire che cosa si debba intendere per “struttura” in questo contesto.   Si dice che un sistema è dotato di struttura quando l’insieme delle parti costituenti presenta due caratteristiche: tali parti sono in certe relazioni stabilite, e per un tempo sufficientemente lungo rispetto ai fenomeni che si stanno considerando, e tali relazioni modificano i componenti, rendendo specifica e unica questa aggregazione.

addotto supramolecolareDal punto di vista storico, nell’atomismo greco la nascita e la morte sia degli oggetti inanimati sia di quelli animati era da essi attribuita al formarsi e al dissolversi degli aggregati di atomi.   Tali aggregati, tuttavia, erano estemporanei e non portavano mai a un “cambiamento” delle parti costituenti tali da formare un ente nuovo, un ente con una sua “struttura”.  Queste aggregazioni erano, infatti, meccaniche, dovute al trovarsi per un certo tempo e nella stessa regione di spazio di alcuni atomi che, per le caratteristiche intrinseche di tali atomi, mai potevano portare ad una reale loro modifica.   Continua...

L’atomo da Dalton a Mendeleev. Nascita della chimica classica

Articolo 5/15.
Questo articolo si colloca nell’ambito della rassegna “I Lunedì della Cultura Chimica“,
iniziativa curata dal chimico ed epistemologo Giovanni Villani, con il sostegno tecnico-scientifico dell’Associazione Culturale Chimicare 

Giovanni Villani

La rinascita del concetto greco di atomo viene di solito attribuita a Pierre Gassendi.   Ovviamente, la visione atomistica greca non era mai sparita del tutto dal panorama culturale occidentale, anche se fortemente avversata dalla Chiesa.   Occorreva, tuttavia, un uomo di chiesa, Gassendi era canonico a Digne, per potere, se non eliminare almeno ridurre, il collegamento tra atomismo e ateismo.  Gassendi nella sua formazione filosofica metteva insieme tre culture: quella medioevale clericale, quella rinascimentale e quella scientifica.   Egli si proponeva di fare una sintesi di queste tre visioni, per molti aspetti opposte.   L’immagine del mondo della materia di Gassendi somigliava a quella di Democrito, a parte le differenze dovute a considerazioni teologiche.   Gli atomi erano anche qui invisibili, ma non privi di estensione, erano divisibili matematicamente, ma non fisicamente; la natura ultima di questi atomi consisteva di soliditas, ossia di fermezza e impenetrabilità; essi erano pertanto sostanze permanenti e invariabili, che non differivano tra loro in qualità.   Anche per Gassendi le proprietà caratteristiche dei singoli atomi erano la moles (la dimensione) e la figura (la forma), mentre come terza proprietà veniva aggiunta il pondus (il peso), che in realtà, era già stato aggiunto da Epicuro. Continua...

È la massa la materia dei fisici?

Articolo 3/15.
Questo articolo si colloca nell’ambito della rassegna “I Lunedì della Cultura Chimica“,
iniziativa curata dal chimico ed epistemologo Giovanni Villani, con il sostegno tecnico-scientifico dell’Associazione Culturale Chimicare 

Giovanni Villani

Il concetto di materia in ambito fisico può essere fatto coincidere per lunga parte della storia del pensiero scientifico con il concetto di massa.  Fino al Settecento, “massa” e “materia” praticamente si identificavano in ambito fisico.  Nella fisica dell’Ottocento, e soprattutto in quella del Novecento, questi due concetti hanno preso strade diverse.  Per la fisica moderna, la materia in quanto tale è necessariamente un residuo incompreso e incomprensibile nell’analisi scientifica e perciò stesso da eliminare.  Soltanto le qualità di cui gode sono, per così dire, suscettibili di valutazione quantitativa.  Inoltre, la fisica moderna sembrano andare, anche se in maniera non lineare, verso un ridimensionamento del concetto di massa e verso una sua fusione con altri concetti, come l’energia.

Gli antichi disponevano di due metodi, che venivano applicati entrambi per la “misurazione della massa”, ma ambedue avevano problemi epistemologici per essere usati: la determinazione del peso e la determinazione del volume o spazio occupato. Il peso, difficilmente avrebbe potuto svolgere questa funzione, poiché mancava la correlazione o proporzionalità tra peso e quantità.   Continua...

Il concetto “culturale” di materia

Articolo 2/15.
Questo articolo si colloca nell’ambito della rassegna “I Lunedì della Cultura Chimica“,
iniziativa curata dal chimico ed epistemologo Giovanni Villani, con il sostegno tecnico-scientifico dell’Associazione Culturale Chimicare 

Giovanni Villani

Il primo capitolo del libro La chiave del mondo è intitolato “La materia per i filosofi: la sostanza” e in questo articolo intendiamo riferirci proprio a come il mondo filosofico ha trattato questo concetto e come esso si è da sempre collegato al mondo scientifico.  L’importanza di questo argomento è che, come si dice nel libro:
“Il concetto di sostanza è stato fondamentale praticamente per tutti i filosofi. Infatti, tale concetto non soltanto ha costituito, dai filosofi greci ai giorni nostri, il fulcro di ogni metafisica, ma spesso ha costituito anche il collegamento delle metafisiche dei filosofi con la loro idea del mondo materiale.  Tramite questa strada, questo concetto ha rappresentato, in tutti e due i versi, il luogo di scambio tra il mondo filosofico e quello scientifico.”
Non sono, invece, parte integrante di questo articolo discorsi filosofici più generali, come il “materialismo” contrapposto allo “spiritualismo”, e tutte le considerazioni connesse a queste “ideologie”.

materialiIl termine “materia” è spesso soppiantato da quello di “sostanza” in ambito filosofico.   Continua...

Introduzione alla Filosofia Chimica

Articolo 1/15.
Questo articolo si colloca nell’ambito della rassegna “I Lunedì della Cultura Chimica“,
iniziativa curata dal chimico ed epistemologo Giovanni Villani, con il sostegno tecnico-scientifico dell’Associazione Culturale Chimicare 

Giovanni Villani

Sono stato a lungo indeciso se chiamare questo primo lavoro, quello generale e di introduzione, “Introduzione alla filosofia della chimica” o “Introduzione alla filosofia chimica”.   Apparentemente sembrano due espressioni identiche o quasi, ma in realtà hanno due significati diversi.  Nella prima, sia il termine “filosofia” sia il suo argomento “della chimica” sono di tipo disciplinare e, quindi, siamo nell’ambito della filosofia della scienza e, in particolare, della filosofia della disciplina che si chiama chimica.   Nella seconda, il termine “filosofia” indica “punto di vista, approccio, ecc.”, cioè tutte quelle caratteristiche che possono specificare “come la pensa e come opera la chimica” e tutte insieme ne costituiscono la sua “filosofia”.   Ho optato per questa seconda scelta, più culturale e meno disciplinare.   È stato un mio collega e amico Alessandro Giuliani dell’Istituto Superiore di Sanità di Roma, che sta scrivendo insieme ad un filosofo (Ermanno Bencivenga) un libro intitolato appunto “Filosofia chimica”, a richiamare la mia attenzione su questa piccola, ma non irrilevante differenza. Continua...

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