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Le reazioni di ossido-riduzione in un percorso di tipo tradizionale definizione di reazioni di ossido-riduzione semireazioni di ossidazione e di riduzione.

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Presentazione sul tema: "Le reazioni di ossido-riduzione in un percorso di tipo tradizionale definizione di reazioni di ossido-riduzione semireazioni di ossidazione e di riduzione."— Transcript della presentazione:

1 Le reazioni di ossido-riduzione in un percorso di tipo tradizionale definizione di reazioni di ossido-riduzione semireazioni di ossidazione e di riduzione bilanciamento delle redox scala dei potenziali standard di riduzione le pile lelettrolisi (In alcuni casi non emerge neppure il fatto che il fenomeno della corrosione dei metalli è leffetto di una reazione di ossidazione)

2 Con un percorso di questo tipo: il focus è sui contenuti disciplinari che lalunno deve fare propri non cè contestualizzazione, il contenuto è insegnato come tale protagonista è il docente e la sua azione didattica il profilo in uscita sono i contenuti disciplinari da riprodurre viene valutato il grado di acquisizione dei contenuti

3 Il rischio è che gli studenti : vadano ad ingrossare le fila di coloro che ricordano con orrore lo studio delle reazioni di ossido-riduzione non capiscano che le reazioni di ossido- riduzione sono alla base di moltissimi fenomeni della natura e di altrettante applicazioni tecnologiche

4 Le reazioni di ossido-riduzione nella progettazione per competenze Competenza attesa al termine dellobbligo di istruzione: lo studente sa riconoscere in alcuni fenomeni naturali e in alcune applicazioni tecnologiche processi di tipo elettrochimico e sa darne uninterpretazione di tipo scientifico.

5 Unità di apprendimento 1 contesto di senso: la corrosione dei metalli gli studenti propongono una esperienza preliminare: varie lamine nelle soluzioni più disparate si accorgono che lesperienza non è interpretabile perché contiene troppe variabili

6 Si arriva a limitare lo studio al comportamento di alcune lamine nelle soluzioni dei loro ioni si preparano le soluzioni si puliscono le lamine

7 Analisi dei risultati dopo unorail giorno successivo Si osservano le eventuali variazioni, le si registra in una tabella e si documenta fotograficamente ogni singola situazione.

8 il rivestimento del chiodo assomiglia per colore ed aspetto a quello della lamina di rame (sarà rame?) dopo unora la soluzione è blu, ma il giorno dopo è verde, come se si fosse mischiata con la soluzione gialla degli ioni ferro (che ci siano degli ioni ferro?) Ipotesi Fe° Fe ++ Cu ++ Cu° Analizzando una particolare situazione gli studenti osservano che:

9 Interpretazione Fe° può diventare Fe ++ solo se perde due elettroni; Cu ++ può diventare Cu° solo se acquista due elettroni (saranno gli stessi?) Fe° Fe e Cu e Cu°

10 si analizzano e si interpretano tutte le situazioni e si perviene ai concetti di ossidazione, riduzione, reazione di ossido riduzione si verifica quali lamine e quali soluzioni si sono più frequentemente modificate e si arriva al concetto di tendenza allossidazione o alla riduzione e quindi alla scala dei potenziali redox consultando la scala dei potenziali redox si capisce perché alcune lamine non sono state corrose da alcune soluzioni e perché alcune reazioni sono state molto evidenti ed altre molto poco

11 E° rid Cu = + 0,34 V E° rid Pb = - 0,13 V E° rid Fe = - 0,44 V E° rid Zn = - 0,76 V

12 Interpretare i risultati dellesperienza e comprendere i concetti che ne derivano non è facile e non tutti ci arrivano con gli stessi tempi, ma lesperienza può essere fatta una sola volta Laiuto della documentazione fotografica

13 Perché scattiamo fotografie durante le nostre gite? perché le immagini che vediamo ci piacciono perché vogliamo ricordarle perché sappiamo che rivedendo le fotografie ricorderemo meglio la gita e ne rivivremo le emozioni

14 Per gli studenti avere a disposizione le immagini fotografiche può voler dire: poterci lavorare su (per ripassare, per consolidare o proprio per capire) avere materiale da utilizzare o rielaborare al computer per approfondimenti o anche solo come documentazione nelle relazioni di laboratorio Perché non dovrebbe funzionare anche per la didattica?

15 Aver fatto lesperienza e aver più volte rimaneggiato le relative immagini fotografiche fornisce senso e significato al problema e aiuta a collegare la teoria a situazioni reali di deterioramento di strutture metalliche (tubi, profilati, grondaie) Classici esercizi del tipo: Supponi che una lamina di cromo sia immersa in una soluzione di ioni argento. Prevedi che si verifichi uninterazione tra la soluzione e la lamina? Giustifica la tua risposta e scrivi e bilancia le eventuali reazioni. troppo spesso, o non sono capiti o sono risolti mediante lautomatica applicazione di un meccanismo

16 Con la stessa metodologia si scopre il funzionamento della pila e dellelettrolisi

17 conoscenzeabilitàcapacità sanno definire le redox le riconoscono e le sanno bilanciare sanno che cosa sono i potenziali redox li sanno utilizzare sanno che la corrosione è il risultato di una ossidazione sanno realizzare e interpretare esperienze esplorative sanno prevedere il risultato dellinterazione tra due metalli sanno spiegare come funzionano le pile le sanno costruire utilizzando elementi diversi ne sanno prevedere il voltaggio e la redox risultante sanno spiegare come funzionano le celle elettrolitiche le sanno costruire con composti o soluzioni diverse sanno fare e giustificare ipotesi sui prodotti di reazione A questo punto gli studenti hanno:

18 Modelli atomici Tavola periodica Legami Gli elementi a sinistra della tavola periodica tendono a cedere elettroni; quelli a destra tendono ad acquistarne ecco perché i metalli alcalini sono forti riducenti e gli alogeni sono potenti ossidanti! Unità di apprendimento 2 contesto di senso: caratteristiche di elementi e composti Lo studente competente è quello che dice:

19 conoscenzeabilitàcapacità Conoscono la disposizione degli elettroni negli atomi Sanno scrivere la configurazione elettronica degli elementi Sanno prevedere le caratteristiche degli elementi Conoscono i modelli di legame Sanno riconoscerli nei composti chimici Sanno prevedere se tra due elementi si forma un legame o no Conoscono le tipologie di composti chimici Sanno scrivere e bilanciare le reazioni di preparazione Sanno riconoscere il modello di legame alla base della formazione del composto A questo punto gli studenti hanno: Lo studente competente riconosce nei composti ionici il prodotto di una reazione di ossido-riduzione

20 Con un percorso di questo tipo: il focus è sulle situazioni che lalunno deve essere in grado di affrontare cè contestualizzazione degli apprendimenti protagonista è il discente con le sue azioni e le sue scelte il profilo in uscita sono classi di situazioni da trattare con competenza a conclusione del percorso formativo vengono valutati gli apprendimenti e certificata o non certificata la competenza attesa

21 Verticalità vuol dire percorsi ricorsivi e ricorrenti: nessun argomento dovrebbe essere aperto, studiato e chiuso in un limitato spazio di tempo. Tutto ciò che si studia deve essere più volte rimaneggiato, ripreso, ampliato e approfondito nellottica dellinsegnamento-apprendimento a spirale (Da questo punto di vista i Programmi Brocca, con il corso di Laboratorio di Fisica e Chimica del biennio e i corsi di Fisica e Chimica del triennio, offrivano (!!!) un contesto ideale)

22 processi di estrazione dei metalli dai minerali (ossidi, carbonati, solfuri) processi di produzione della ghisa (funzionamento dellaltoforno) fenomeni di corrosione galvanica (per soluzioni galvanicamente attive, per differenza di concentrazione, per aerazione differenziata) fenomeni di corrosione elettrolitica (correnti vaganti captate e disperse) metodi di protezione delle strutture metalliche (norme di accoppiamento, rivestimenti, galvanostegia, anodi sacrificali) Metalli – Corrosione e protezione

23 Esperienza di corrosione processi di produzione della ghisa corrosione galvanica protezione delle strutture metalliche potere ossidante e riducente dei vari elementi reazioni redox scala dei potenziali standard biennio terza quarta

24 Pila ed elettrolisi corrosione elettrolitica protezione delle strutture metalliche desalinazione dellacqua di mare (elettrodialisi) pile a secco produzione di materie prime per lindustria chimica trasformazione di energia chimica in energia elettrica e viceversa biennio terza quarta

25 Con un apprendimento/ insegnamento scientifico di questo tipo gli studenti acquistano (o dovrebbero acquistare) competenze utilizzabili anche in altri ambiti arrivando (forse) a fare propria la più generale tra le competenze chiave di cittadinanza: IMPARARE AD IMPARARE

26 Imparare a imparare è labilità di perseverare nellapprendimento, di organizzare il proprio apprendimento anche mediante una gestione efficace del tempo e delle informazioni, sia a livello individuale che in gruppo. Questa competenza comprende la consapevolezza del proprio processo di apprendimento e dei propri bisogni, lidentificazione delle opportunità disponibili e la capacità di sormontare gli ostacoli per apprendere in modo efficace. Questa competenza comporta lacquisizione, lelaborazione e lassimilazione di nuove conoscenze e abilità come anche la ricerca e luso delle opportunità di orientamento. Il fatto di imparare a imparare fa sì che i discenti prendano le mosse da quanto hanno appreso in precedenza e dalla loro esperienza di vita per usare e applicare conoscenze e abilità in tutta una serie di contesti: a casa, sul lavoro, nellistruzione e nella formazione. La motivazione e la fiducia sono elementi essenziali perché una persona possa acquisire tale competenza.

27 Riferimenti bibliografici 1. Indicazioni per il curricolo MPI – Roma - Direttiva Ministeriale 3 agosto 2007, n° Raccomandazione del Parlamento Europeo e del Consiglio dellUnione Europea del 18 dicembre 2006 – Competenze chiave per lapprendimento permanente 3. Piano ISS – I Seminario Nazionale – Documenti di lavoro - Vol 1 – novembre-dicembre L.Mascitelli, Il Piano ISS Insegnare Scienze Sperimentali, finalità, metodologie, organizzazione nazionale e territoriale, sviluppo futuro, CnS, Anno XXX, n°4, Tiziano Pera – Laggiornamento partecipato e la didattica laboratoriale - Piano Nazionale ISS- CnS-Anno XXIX, n.2, T. Pera, R. Carpignano, G. Cerrato, D. Lanfranco, Dalla centralità del programma alla centralità dello studente, La Chimica nella Scuola, CnS, XXX, n. 4, p. 7 (2008); 7. T. Pera, R. Carpignano,Didattica laboratoriale e traguardi di competenza, esperienze, esperimenti, esercitazioni: cosa fare, come, quando e perché, La Chimica nella Scuola, CnS, XXX, n. 4, p. 17 (2008); 8. Progettare per competenze, a cura di D. Maccario


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