Course Syllabus
Obiettivi
Obiettivi generali dell’Insegnamento sono: 1) fornire le indicazioni in merito ai nuclei fondanti e ai nodi concettuali della Chimica, anche in funzione del livello di scolarità degli alunni; 2) fornire gli strumenti didattici di conoscenze e linguaggio scientifico appropriati per l’insegnamento; 3) collegare le discipline attraverso un progetto didattico comune; 4) stimolare alle connessioni logiche e alle relazioni tra le discipline e all’interno della stessa disciplina.
1) Identificare gli argomenti chiave della Chimica, riconoscerne i nuclei fondanti e i nodi concettuali e padroneggiare i collegamenti interdisciplinari tra le tre aree scientifiche.
2) Saper effettuare connessioni logiche tra gli argomenti della Chimica, individuare nozioni essenziali e modalità di trasferimento dei contenuti scientifici, elaborare materiali didattici e percorsi di comunicazione delle scienze.
3) Capacità di comunicare informazioni, idee, problemi e soluzioni ambientali a interlocutori specialisti e non specialisti, con linguaggio tecnico-scientifico appropriato.
4) Capacità di presentazione orale in pubblico (anche tramite seminari, flipped classroom e attività di gruppo) e di partecipare costruttivamente a discussioni di gruppo.
Contenuti sintetici
Contenuti sintetici
- La struttura della materia
- Principi alla base della reattività e delle trasformazioni
Programma esteso
Il modulo è incentrato sulla illustrazione di un percorso didattico fondato sulla descrizione particellare, che consenta di comprendere alle radici la natura stessa di un processo chimico, in particolare basandosi su di un confronto con i processi/fenomeni fisici. Si analizzeranno percorsi didattici per introdurre il concetto di sostanza (a livello macroscopico e microscopico), per passare poi al concetto di trasformazione della sostanza mediante un confronto tra i fenomeni fisici e chimici. Gli argomenti saranno discussi a livelli differenti, in un’ottica di curriculum verticale della chimica, in funzione del livello di scolarità degli alunni: scuola secondaria di primo grado; scuola secondaria di secondo grado (primo biennio e triennio).
L’obiettivo ultimo di questo approccio consta nel fornire uno strumento che consenta agli alunni la comprensione dei concetti riguardanti la natura chimica dei composti e le loro trasformazioni chimiche attraverso percorsi che tengano conto del loro sviluppo cognitivo, e nell’avere la capacità di riscontrarli nei fenomeni che ci circondano.
A livello di scuola secondaria di primo grado saranno presentati percorsi didattici riguardanti: gli stati fisici della materia; i cambiamenti di stato; le soluzioni; gli acidi, le basi e i sali; introduzione a un modello particellare della materia. A livello di scuola secondaria di secondo grado (primo biennio) saranno presentati percorsi didattici riguardanti: la legge di conservazione della materia; la gerarchia composizionale; il modello atomico di Dalton.
A livello di scuola secondaria di secondo grado (triennio) saranno presentati percorsi didattici che, a partire dai concetti fondamentali, permetteranno di comprendere e interpretare i seguenti fenomeni/concetti chimici:
Stati di aggregazione della materia. Leggi dei gas. Cenni allo stato solido. Sistemi con più componenti. Le
soluzioni. Concentrazione. Solubilità. Proprietà colligative.
Fattori che influenzano la cinetica chimica. Velocità di reazione. Reazioni di I° e II° ordine. Catalisi.
I e II Principio della termodinamica. Concetto di equilibrio chimico. Relazione tra cinetica spontaneità di una
reazione. Dissociazione dell’acqua. Acidi e Basi. Misura del pH. Titolazioni. Soluzioni Tampone.
Verranno infine proposti degli esperimenti con prodotti chimici di uso domestico, che consentano di osservare in maniera diretta il fenomeno chimico.
Prerequisiti
Saranno considerate acquisite le conoscenze di base di Chimica e fornite le indicazioni bibliografiche per una eventuale integrazione o un ripasso dei contenuti.
Modalità didattica
L’insegnamento prevede 2 CFU (16 ore) di lezioni frontali e 2 CFU (20 ore) di esercitazioni, così articolate:
-) 8 lezioni frontali (da 2 ore ciascuna) svolte in presenza in modalità didattica erogativa
-) 10 esercitazioni (da 2 ore ciscuna), svolte in presenza in modalità didattica interattiva
Materiale didattico
Diapositive delle lezioni frontali, materiale supplementare discusso in aula, video-registrazione delle lezioni
Durante lo svolgimento delle lezioni verranno indicati e forniti eventuali ulteriori materiali didattici (articoli e diapositive) che potranno integrare la preparazione dell'esame. Sarà inoltre indicata una sitografia a possibili video di chimica, anche in aggiunta a quanto visto e discusso a lezione.
Eventuali suggerimenti bibliografici aggiuntivi, o articoli di riferimento verranno indicati a lezione e caricati sulla piattaforma di e-learning prima della fine del corso.
Testi consigliati:
- Leggere il mondo oltre le apparenze: per una didattica dei concetti fondamentali della chimica, di Carlo Fiorentini, Eleonora Aquilini, Domenica Colombi, Antonio Testoni, Armando Editore, 2007
- Rinnovare l’insegnamento delle scienze: aspetti storici, epistemologici, psicologici, pedagogici e didattici, Carlo Fiorentini, Aracne Editrice, 2018
- Insegnare e apprendere Chimica; V. Domenici, Mondadori
Periodo di erogazione dell'insegnamento
II semestre
Modalità di verifica del profitto e valutazione
L’esame consiste in un colloquio orale nel quale lo studente presenta un percorso didattico su un argomento da lui proposto in accordo con i docenti.
Lo studente sarà valutato sulla base dei seguenti criteri: conoscenza del contenuto disciplinare; adeguatezza della proposta in riferimento del livello di scolarità degli alunni alla quale si riferisce; capacità di individuare i nodi concettuali dell'argomento affrontato, anche nel contesto della letteratura sulla ricerca didattica; capacità di proporre modalità innovative per superare le difficoltà di apprendimento degli alunni; capacità di collegare i diversi concetti e di creare agganci con le altre discipline; capacità espositive; autonomia di analisi e di giudizio; capacità di utilizzare correttamente il linguaggio scientifico.
Il voto del colloquio è attribuito sulla base dei seguenti criteri:
18-22: conoscenza sufficiente del contenuto disciplinare; proposta didattica poco adeguata al livello scolastico indicato; nodi concettuali non ben messi a fuoco; modalità didattiche prevalentemente trasmissive; linguaggio poco appropriato.
23-25: conoscenze adeguate del contenuto disciplinare; proposta didattica sufficientemente adeguata al livello scolastico indicato; nodi concettuali messi a fuoco ma modalità didattiche proposte poco efficaci; linguaggio appropriato.
26-27: solide conoscenze del contenuto disciplinare; proposta didattica adeguata al livello scolastico indicato; nodi concettuali messi a fuoco e modalità didattiche efficaci; linguaggio appropriato.
28 – 30/30L: ottime conoscenze del contenuto disciplinare; proposta didattica adeguata al livello scolastico indicato; nodi concettuali chiaramente individuati e proposte innovative per superare le difficoltà di apprendimento degli alunni all’interno di una visione anche interdisciplinare
Orario di ricevimento
Su appuntamento via mail (luca.degioia@unimib.it, ugo.cosentino@unimib.it)
Sustainable Development Goals
Aims
General objectives
General objectives of the teaching are:
-
provide information on the founding nuclei and conceptual nodes of Chemistry, also according to the level of education of the students;
-
provide the teaching tools of scientific knowledge and language appropriate for teaching;
-
connect the disciplines through a common didactic project;
-
stimulate logical connections and relationships between disciplines and within the discipline itself.Specific objectives
-
Identify key chemistry topics, recognize their foundational principles and core concepts, and master the interdisciplinary connections across the three scientific domains.
-
Ability to establish logical connections between chemistry topics, identify essential knowledge and methods for scientific content transfer, and develop educational materials and science communication pathways.
-
Ability to communicate environmental information, ideas, problems, and solutions to both specialist and non-specialist audiences, using appropriate technical and scientific language.
-
Strong public speaking and oral presentation skills (including through seminars, flipped classrooms, and group activities) and the capacity to contribute constructively to group discussions.
Contents
- The chemical structure of matter
- Principles and theories to describe chemical transformations
Detailed program
The module focuses on the illustration of an educational path based on particle description, which allows to understand at the roots the very nature of a chemical process, in particular based on a comparison with physical processes/phenomena. Didactic paths will be analyzed to introduce the concept of substance (at a macroscopic and microscopic level), to then move on to the concept of transformation of the substance through a comparison between physical and chemical phenomena. The topics will be discussed at different levels, with a view to the vertical chemistry curriculum, according to the level of education of the students: lower secondary school; upper secondary school (first two years and three years).
The ultimate goal of this approach is to provide a tool that allows students to understand the concepts of the chemical nature of compounds and their chemical transformations through pathways that take into account their cognitive development, and to have the ability to find them in the phenomena that surround us.
At lower secondary school level, didactic paths will be presented regarding: the physical states of matter; changes in status; the solutions; acids, bases and salts; introduction to a particle model of matter. At the level of secondary school (first two years) didactic paths will be presented regarding: the law of conservation of matter; the compositional hierarchy; the Dalton atomic model.
At the level of upper secondary school (three years), educational paths will be presented which, starting from the fundamental concepts, will allow understanding and interpreting the following chemical phenomena/concepts:
States of aggregation of matter. Gas laws. Notes on the solid state. Systems with multiple components. Solutions. Concentration. Solubility. Colligative properties.
Factors affecting the chemical kinetics. Speed of reaction. 1st and 2nd order reactions. Catalysis. I and II Principle of thermodynamics. Concept of chemical equilibrium. Relationship between kinetic spontaneity of a reaction. Dissociation of water. Acids and Bases. pH measurement. Titrations. Buffer Solutions.
Finally, experiments with household chemicals will be proposed, which will allow the chemical phenomenon to be observed directly.
Prerequisites
Basic knowledge of Chemistry will be considered acquired, and the references to texts and/or resources will be provided for integration or recap of the contents.
Teaching form
The course includes 2 CFU (16 hours) of lectures and 2 CFU (20 hours) of exercises, organized as follows:
-) 8 two-hour lectures, in person, Delivered Didactics;
-) 10 two-hour practical classes, in person, Interactive Teaching
Textbook and teaching resource
Lesson slides and supplementary material discussed during the course. All additional material discussed during the lessons will be loaded on the platform before the exam.
Bibliography
- Insegnare e apprendere Chimica; V. Domenici, Mondadori
- Leggere il mondo oltre le apparenze: per una didattica dei concetti fondamentali della chimica, di Carlo Fiorentini, Eleonora Aquilini, Domenica Colombi, Antonio Testoni, Armando Editore, 2007
- Rinnovare l’insegnamento delle scienze: aspetti storici, epistemologici, psicologici, pedagogici e didattici, Carlo Fiorentini, Aracne Editrice, 2018
Semester
Second semester
Assessment method
The exam consists of an oral exam in which the student presents a teaching program on a topic proposed by him or her in consultation with the instructors.
The student will be assessed based on the following criteria: knowledge of the subject matter; appropriateness of the proposal for the students' educational level; ability to identify the conceptual core of the topic addressed, including in the context of the literature on educational research; ability to propose innovative ways to overcome students' learning difficulties; ability to connect different concepts and create connections with other disciplines; presentation skills; independent analysis and judgment; ability to use scientific language correctly.
The oral exam grade is assigned based on the following criteria:
18-22: sufficient knowledge of the subject matter; teaching program poorly suited to the indicated academic level; conceptual core not well defined; predominantly transmissive teaching methods; inappropriate language.
23-25: adequate knowledge of the subject matter; teaching program sufficiently suited to the indicated academic level; Conceptual issues identified, but teaching methods proposed are ineffective; appropriate language.
26-27: solid knowledge of the subject matter; teaching approach appropriate to the indicated grade level; conceptual issues identified and effective teaching methods; appropriate language.
28 – 30/30L: excellent knowledge of the subject matter; teaching approach appropriate to the indicated grade level; clearly identified conceptual issues and innovative proposals to overcome students' learning difficulties within an interdisciplinary perspective.
Office hours
By mail appointment (luca.degioia@unimib.it, ugo.cosentino@unimib.it)
Sustainable Development Goals
Staff
-
Ugo Renato Cosentino
-
Luca De Gioia
