Esperimenti con il metodo del problem solving - Prima parte

Il problem solving nelle prove di laboratorio: esperimenti scuola

Un po' di tempo fa vi avevo proposto gli atti di una conferenza in cui veniva trattato Il laboratorio e la tecnica del problem solving e del suo utilizzo nelle esercitazioni di laboratorio.

Qui di seguito vi propongo alcune semplici prove, con le quali potete utilizzare la V di Gowin e far impegnare i vostri studenti in maniera più fattiva, senza la solita "ricetta della nonna", come la chiamo io :-). Ricordatevi che gli studenti vanno sempre seguiti e sostenuti: il percorso progettuale spesso non è semplice.

Problem solving N°1

Devi misurare 1 cm³ d’acqua con tre diverse apparecchiature: a) una pipetta; b) una buretta; c) un cilindro graduato. Trova la percentuale di errore che commetti in ciascun caso.

Materiale

• buretta
• pipetta da 5 cm³
• bilancia analitica
• vetro d’orologio
• cilindro graduato da 10 cm³
• contagocce

Per l’insegnante

• a) Prerequisiti teorici: calcolo dell’errore percentuale.
• b) Prerequisiti sperimentali: uso della pipetta, della buretta e del cilindro graduato.
• c) Una possibile soluzione: si pesa un vetrino d’orologio asciutto e si annota la sua massa. Ogni allievo effettua ripetuti prelievi di 1 mL d’acqua (almeno tre con ogni metodo) sul vetrino, pesando, annotando la massa totale e asciugando il vetrino ogni volta. Dato lo scopo dell’esperimento il lavoro deve essere svolto individualmente.

Problem solving N°2

Un beaker contiene acqua e piccole palline di vetro. Trova il peso dell’acqua in maniera accurata.

Materiale

• bilancia
• cilindro da 50 mL
• imbuto con carta da filtro
• buretta
• beaker da 100 ml
• treppiede
• bunsen

Per l’insegnante

• a) Prerequisiti teorici: precisione e accuratezza di una misura.
• b) Prerequisiti sperimentali: filtrazione, evaporazione a secchezza.

Problem solving N°3

La beuta che ti è stata consegnata contiene un liquido e due solidi. Devi preparare: a) un campione del liquido puro; b) un campione umido di un solido; c) una soluzione della terza sostanza.

Materiale

• beuta da 100 ml (contenente acetone, CuSO₄ pentaidrato solido, rame in polvere)
• imbutino e carta da filtro
• acqua distillata
• 2 beaker da 100 ml

Per l’insegnante

• a) Prerequisiti teorici: concetto di soluzione; gli ioni rame danno soluzioni blu.
• b) Prerequisiti sperimentali: filtrazione.

Problem solving N°4

Devi identificare la penna a sfera con cui è stato disegnato il punto sulla carta da filtro.

Materiale

• tre penne a sfera nere (ad esempio. Pelikan, Bic, Grinta)
• carta da filtro
• alcol a 95°, acetone
• beaker da 100 ml
• carta stagnola

Per l’insegnante

• a) Prerequisiti teorici: principio della separazione cromatografica.
• b) Prerequisiti sperimentali: cromatografia ascendente su carta.

Problem solving N°5

Un’azienda vuole produrre un agente decolorante. Prova l’azione decolorante del carbone attivo sulle soluzioni a tua disposizione (alcool denaturato. metilarancio, Coca cola degassata, vino rosso, solfato di rame).

Materiale

• le cinque soluzioni indicate
• termometro
• carbone attivo
• provette e portaprovette
• spatola
• treppiede
• bunsen
• cilindro da 100 mL
• imbuto e carta da filtro
• 2 beacher da 100 ml

Per l’insegnante

• a) Prerequisiti teorici: sostanza pura, soluzioni.
• b) Prerequisiti sperimentali: misure di volume, massa e temperatura.
• c) Una possibile soluzione: provare il potere decolorante a freddo e a caldo dello stesso quantitativo di carbone attivo.

Problem solving N°6

Qual è il solvente contenuto nell’inchiostro?

Materiale

• bottiglia di inchiostro comune
• apparecchiatura completa per la distillazione

Per l’insegnante

• a) prerequisiti teorici: concetto di soluzione, miscela.
• b) prerequisiti sperimentali: tecnica della distillazione.

Problem solving N°7

"Ho un sospetto, Watson, da confermare con l’esperimento. Alla soluzione di succo d’uva spina ho aggiunto ammoniaca ed ho ottenuto un‘intensa colorazione blu. Per acidificazione la colorazione blu quasi scompare. Trattandola quindi con ferrocianuro di potassio si ottiene un precipitato rosso.”

Qual è lo ione metallico che Sherlock Holmes sospetta essere causa dell’avvelenamento?

Materiale

• Soluzioni 0,1% dei seguenti ioni: Zn²⁺, Ag⁺, Pb²⁺, Ni²⁺, Co²⁺, Cu²⁺, Hg²⁺
• Soluzione satura di ferrocianuro di potassio
• NH₃ 1:1
• HCI 1:1
• provette e portaprovette
• contagocce

Per l’insegnante

• a) Prerequisiti teorici: principali reazioni degli ioni metallici in soluzione, solubilità dei sali metallici.
• b) Prerequisiti sperimentali: nessuno.

Problem solving N°8

“I composti non hanno le stesse proprietà degli elementi da cui derivano”. Con gli elementi a tua disposizione dimostra se l’affermazione è vera o falsa.

Materiale

• 0,2 g di rame in polvere
• 0,1 g di zolfo in polvere
• Soluzioni di HCl 37%
• Spatola a cucchiaio
• bunsen
• provetta lunga e bacchetta di vetro

Per l’insegnante

• a) Prerequisiti teorici: concetti di elemento, composto e miscuglio.
• b) Prerequisiti sperimentali: riscaldamento in provetta.
• c) Una possibile soluzione: Il solido blu scuro, formato riscaldando in provetta la miscela rame-zolfo, si scioglie rapidamente in HCl conc. con produzione di un gas avente odore di uova marce (H₂S), al contrario del rame che lo fa solo lentamente e senza produzione di gas, non brucia formando odore pungente, a differenza dello zolfo.

Problem solving N°9

La malachite è un composto di rame, carbonio, idrogeno e ossigeno. Trova la massima quantità di sostanze gassose ottenibili dalla decomposizione di 0,5 g di malachite.

Materiale

• malachite
• bunsen
• triangolo
• crogiolo e pinze
• bilancia

Per l’insegnante

• a) prerequisiti teorici: concetto di elemento e composto, decomposizione, conservazione della massa.
• b) Prerequisiti sperimentali: riscaldamento in crogiolo, pesata.

Problem solving N°10

Trova la massima quantità di ossigeno che si può combinare con 0,3 g di rame.

Materiale

• rame in polvere
• crogiolo
• bunsen e triangolo refrattario
• pinze e bacchetta di vetro
• Bilancia con sensibilità al centesimo di grammo

Per l’insegnante

• a) Prerequisiti teorici: reazione di sintesi, legge delle proporzioni definite.
• b) Prerequisiti sperimentali: riscaldamento in crogiolo, pesata.

Problem solving N°11

Determina il peso molecolare medio dell’aria. Puoi disporre di una pompa da vuoto e di una beuta codata da 500 ml. La densità dell’idrogeno a 20 °C è 0,084 g/L.

Materiale

• bilancia con sensibilità al centesimo di grammo
• tubo di gomma di 7-8 cm con pinza di Mohr
• beuta codata da 500 ml e tappo di gomma
• Pompa da vuoto ad acqua

Per l‘insegnante

• a) Prerequisiti teorici: peso atomico e peso molecolare relativo, densità dei gas, principio di Avogadro.
• b) Prerequisiti sperimentali: uso della pompa da vuoto.
• c) Una possibile soluzione: dalla beuta tappata si aspira l’aria con la pompa e si chiude la pinza di Mohr. Si pone la beuta sulla bilancia e si azzera. Aprendo la pinza di Mohr, l’aria penetra nella beuta e se ne determina la massa. Conoscendo la densità dell’idrogeno a 20 °C (0,084 g/L) si calcola il peso molecolare medio dell’aria.

Coontinua con: Esperimenti con il metodo del problem solving - Seconda parte

Fonte: Atti del corso di aggiornamento per i docenti degli Istituti Tecnici