l’insegnamento della chimica: fra descrizione, teoria, calcolo e concetto

Sono fermamente convinto che la chimica che viene insegnata oggi ai ragazzi nella scuola media superiore rischi periocolosamente di collocarsi a metà strada fra l’inutilità e la fuorvianza nel contesto formativo di base dello studente.
Dopo questa affermazione sicuramente provocatoria, che avrà acceso presumo un vespaio di polemiche, soprattutto fra gli eventuali docenti in visita su Chimicare, scendo doverosamente nello specifico e nei distinguo.
Per iniziare riporto l’incipit della prefazione di uno dei testi di Chimica Generale, quello sicuramente più di base, che mi era stato consigliato all’inizio del corso universitario di chimica ma che, ritengo, potrebbe in realtà rivolgersi forse ancora meglio agli istituti di formazione media superiore:

“Un tempo i testi di Chimica Generale consistevano in una litania di descrizioni chimiche, praticamente prive di inquadramento teorico.  Col passare degli anni, però, le considerazioni teoriche trovarono spazio sempre crescente, finchè si venne a creare una situazione per la quale gli studenti finirono per sapere costruire gli orbitali ibridi che descrivono, ad esempio, i legami del metano, senza sapere che quello stesso metano è un gas incolore, inodore e combustibile.   Recentemente è stata acquisita generale consapevolezza della necessità di raggiungere un equilibrio soddisfacente fra chimica descrittiva e chimica teorica.   Noi concordiamo pienamente su questo anche se, come docenti, conosciamo le difficoltà che si incontrano facendo lezioni interamente dedicate alla chimica descrittiva, per esempio, degli elementi.   Fino ad un passato recente, così come ha probabilmente fatto la maggioranza dei Docenti, ci siamo limitati a far leggere agli Studenti i capitoli di chimica descrittiva del testo adottato”

(dalla Prefazione de: Donald A. McQuarrie; Peter A. Rock – “General Chemistry” – prima edizione americana, 1984 – edito in Italia da Zanichelli, 1991)

McQuarrie e Rock pongono l’accento sulla dicotomia, a mio avviso più apparente che sostanziale, fra chimica descrittiva e chimica teorica.   Sulla base delle mie seppur modeste esperienze (dalla scuola che io stesso ho frequentato negli anni ’80-’90, alle lezioni private che ho tenuto a studenti negli anni successivi, a informazioni che ricevo tuttora da studenti in corso, fino ai visitatori di questo stesso sito) sono arrivato alla conclusione che vi è in realtà un terzo termine da considerare, oltre alla “descrittiva” ed alla “teoria”, ed è precisamente la “stechiometria”.

E sulla base della mia esperienza, limitata al solo settore italiano, mi rendo ben conto che sulla stechiometria nei programmi di chimica gravano ben più di una responsabilità:

1) occupa una fetta troppo ampia delle ore di lezione di chimica: anche se sui programmi compare spesso come semplici capitoli, o magari non è neppure esplicitamente menzionata, occupa in realtà gran parte delle ore dei corsi di chimica, soprattutto di quella generale ed inorganica.  E’ un po’ come se ogni qualvolta gli fosse possibile l’insegnante cercasse di infilare un calcolo numerico a seguito di una spiegazione di chimica, a garanzia e sigillo di prevedibilità e quindi di scientificità;

2) induce una cattiva relazione fra lo studente e la chimica: gli studenti la detestano più di ogni altro aspetto della chimica, non ne comprendono bene lì per lì l’utilità concreta e, con il passare degli anni, anche in età adulta, identificheranno la chimica stessa negli esercizi stechiometrici ed in generale nei calcoli numerici compiuti a scuola, generando una percezione per lo meno fuorviante della scienza in questione;

3) è pressoché inutile nel contesto della cultura generale: se uno studente non prosegue gli studi in direzione chimica a livello universitario, è ben raro che in primo luogo si ricordi, in secondo che sappia contestualizzare, ma soprattutto che abbia occasione di utilizzare concretamente le conoscenza stechiometriche nella sua vita quotidiana o quant’anche professionale da non chimico.

Un doveroso distinguo potrebbe essere effettuato fra quegli studenti che dalla scuola media superiore si aspettano una formazione specificamente chimica, ai fini professionali immediati o per proseguirne lo studio a livello universitario (es. periti chimici e tecnici di laboratorio chimico-biologico).   Ma dico “potrebbe” perché in realtà ritengo che questo genere di considerazioni riguardi in qualche modo anche loro.

Come muoversi allora fra Descrizione, Teoria e Calcolo nel contesto dell’insegnamento della chimica?

La mia proposta è quella di puntare soprattutto ad un quarto elemento, sicuramente più impegnativo per gli insegnanti e che richiede uno sforzo comunicativo maggiore, nonché di comprensione anche da parte degli studenti, ma che è destinato a lasciare una traccia formativa ben più profonda e strutturare, di quelle che entrano a far parte del bagaglio culturale di ognuno e che non svaniscono così facilmente negli anni: sto parlando dei Concetti.

Ogni scienza, soprattutto ognuna di quelle pure, si basa su concetti fondamentali e fondanti, che possono essere sì giustificati storicamente con digressioni teoriche e diventare oggetto di speculazioni di calcolo, ma la loro natura, formatività e diciamo anche bellezza, resta strettamente legata al concetto medesimo.   Non fatemi scendere troppo nei dettagli: praticamente l’intero blog della sezione chimiCOMPRENDE fa leva sui contenuti concettuali della chimica.    Badate bene: non sto parlando di assiomi o di verità rivelate; parlo di una trattazione per certi versi descrittiva degli oggetti e dei metodi della chimica, che affonda le sue radici nella storia della disciplina e che aggiorna di volta in volta la percezione che ognuno di noi dovrebbe avere del mondo circostante, seppur a livello microscopico.

I concetti, dicevo, sono sicuramente più difficili da trasmettere e richiedono che l’insegnante in prima persona li senta propri, li abbia compresi ed interiorizzati, fatti suoi, per poter trovare di volta in volta le parole migliori per esprimerli, le metafore, le similitudini, e purtroppo mi rendo conto che nella maggio parte delle scuole medie superiori l’insegnamento della chimica è affidato a professionalità scientifiche o tecniche di specializzazione universitaria diversa dalla chimica.    Anche gli studenti, all’inizio potrebbero risultare spiazzati, proprio come talvolta risultano spiazzati dall’entrare a contatto con discipline profondamente concettuali come ad esempio la filosofia, ma proprio come nel caso della filosofia, ne rimarranno probabilmente più coinvolti e fascinati nel tempo.

Il momento della verifica, costante irrinunciabile del sistema scolastico, costituisce un altro fattore critico e credo sia anche su questo fattore che finora si è scelto di puntare, in modo più o meno consapevole, sui risvolti stechiometrici o comunque di calcolo di ogni insegnamento di chimica.   Un problema numerico, un esercizio di calcolo in più passaggi, un numero di moli di qualcosa da trovare dopo una reazione o un bilanciamento redox dove magari un reagente o un prodotto tendono a liberarsi in forma gassosa dalla soluzione…    La valutazione del problema di calcolo da parte dell’insegnante inizia dal risultato: se è diverso da quello che dovrebbe essere (magari riportato sul libro: chissà quanti insegnanti di chimica si prendono la briga di scrivere di proprio pugno i problemi che propongono agli studenti?) allora si va a guardare indietro nei passaggi per vedere in che punto esatto è stato compiuto l’errore.

Tutto questo è certamente più facile da valutare, da correggere e quindi da votare che non scavare fra le parole e fra le righe di un sedicenne che cerca con parole sue, a volte incerte e spesso un po’ balbettate, di descrivere un concetto complesso che forse in realtà ha compreso.

Mi capita ormai ricorrentemente di parlare con amici, colleghi non chimici, familiari, tutta gente ormai da un po’ di anni fuori dal percorso scolastico, che quando si accenna alla chimica storce in naso e dice “oh, tutti quei calcoli, qui bilanciamenti, le moli…” e si capisce fin troppo bene che quelle moli, a domanda esplicita, non saprebbero neppure più che cosa sono, eppure a loro tempo sapevano calcolarle assai bene!   Ecco, forse anche questo è il punto: è inutile saper fare calcoli più o meno complessi su entità (oggetti o fenomeni) dei quali non abbiamo una piena ed intima consapevolezza; il calcolo magari riuscirà ugualmente bene, però oltre a non avere migliorato la nostra conoscenza della situazione, rischieremo persino la confusione fra l’oggetto del calcolo ed il calcolo in sé stesso.

Come capita con le lingue antiche, ad esempio il latino, molti potrebbero a questo punto obiettare che anche per il calcolo chimici si tratta comunque di un utile esercizio per la mente.   La mia obiezione a questo si articola su almeno due punti: il primo è che se volessimo solo esercitare ed allenare la mente al ragionamento dovremmo farlo su problemi più specifici, come ad esempio quelli messi a punto da psicologi e disponibili ovunque su libri, corsi e riviste, o anche soltanto sulla settimana enigmistica.   La seconda obiezione, sul versante opposto, è che tanto per la chimica quanto per il latino la loro funzione sul piano educativo e formativo è sicuramente ben maggiore rispetto a quella rappresentata dal solo allenamento ed esercitazione mentale al ragionamento.   Infine, non ritenete anche voi che sia più formativo, non solo per lo studente in quanto persona ma anche per il suo cervello, acquisire e fare propri concetti fondanti, da comprendere, penetrare, considerare e confrontare interdisciplinarmente, piuttosto che fare calcoli che in fondo non distano così tanto dal punto di vista operativo da quelli della fisica, dell’economia e della matematica in generale?