TARGET:
Il progetto didattico era rivolto agli studenti del corso di “CHIMICA FISICA E LABORATORIO” (Cod. 122CC). Si tratta di un corso fondamentale da 6 crediti, per gli studenti al secondo anno del Corso di Laurea in Chimica Per L'Industria E L'Ambiente del Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale. Il corso si svolge al SECONDO SEMESTRE e prevede un modulo da 3 crediti di Laboratorio.
MOTIVAZIONE E FINALITA' DEL PROGETTO:
Il corso "Chimica fisica e laboratorio" presenta diversi elementi di difficoltà per gli studenti del secondo anno, in quanto oltre ad una base matematica avanzata, i concetti affrontati durante il corso sono molti e riguardano aspetti legati alla chimica e alla fisica che difficilmente gli studenti hanno incontrato in precedenza, raramente a livello di scuola secondaria di secondo grado. Uno dei macro-argomenti centrali del corso è la SPETTROSCOPIA, che viene introdotta di solito seguendo molto brevemente alcune tappe storiche per poi passare subito alla descrizione approfondita dei principi fisici alla base delle diverse spettroscopie e alle caratteristiche degli strumenti moderni. Questo passaggio è tuttavia molto importante dal punto di vista dell’apprendimento e il presente progetto ha come obiettivo affrontare questo passaggio con una modalità innovativa, ovvero approfondendo alcuni aspetti storici legati alla nascita della spettroscopia, allo studio e approfondimento di alcuni strumenti storici disponibili nel Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale e alla costruzione di spettroscopi home-made da parte degli studenti.
Durante il secondo semestre dell'anno 2020-2021, a causa dei provvedimenti legati alla pandemia di covid-19, il corso si è svolto a distanza, eccetto una sessione di laboratorio che si è svolta in presenza anche se in modalità ridotta. Questo progetto ha consentito agli studenti quindi di effettuare alcune esperienze laboratoriali anche a casa. La flessibilità della struttura del progetto didattico ha permesso di utilizzare una modalità “blended” con attività a distanza e attività in presenza.
ASPETTI PRINCIPALI DEL PROGETTO:
1. Costruzione di uno spettroscopio "home-made"
Una parte del progetto prevedeva la realizzazione di uno spettroscopio fatto in casa, utilizzando materiali disponibili o facilmente recuperabili, come CD, cartone recuperato da imballaggi, lamette. Questa attività è stata fondamentale quest'anno, date le limitazioni dovute alla situazione sanitaria ed è stata ottimale per le attività da svolgersi a distanza. Una scheda con istruzioni e link a video tutorial era stata fornita agli studenti senza ulteriori spiegazioni proprio per valutare le capacità degli studenti di ottenere informazioni utili alla costruzione dello strumento e per valutare anche la loro creatività. Utilizzando questi strumenti "casalinghi" gli studenti erano invitati a fotografare diversi spettri di sorgenti luminose e a commentarli utilizzando uno schema template per il report. Questa attività è stata svolta con discreto successo da parte di quasi tutti gli studenti che hanno frequentato il corso nel secondo semestre (33 su 34), ottenendo una valutazione da sufficiente (punteggio di 18 su 30) a eccellente (punteggio di 30 e lode su 30), con una media di 23.3 su 30. Per la valutazione è stata utilizzata una griglia condivisa con gli studenti. Le attività laboratoriali a distanza sono state svolte prima del laboratorio in presenza e i report prodotti dagli studenti sono stati discussi per introdurre gli spettri di emissione di diverse sorgenti luminose e gli aspetti chimico-fisici su cui si basa l'emissione/assorbimento.
Esempio di spettroscopio e di immagine ottenuta analizzando una sorgente di luce.
2. Introduzione della spettroscopia e degli strumenti storici di spettroscopia
Nella prima parte del corso, le principali tappe storiche della nascita della Spettroscopia (vedi video) sono state presentate agli studenti e sono stati utilizzati video e presentazioni relative ai primi spettroscopi, come lo spettroscopio di Kirchhoff-Bunsen (vedi link a video) e agli strumenti storici presenti nel Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale relativi alla Scuola di Spettroscopia di R. Nasini e C. Porlezza. Questa parte delle lezioni è stata importante per valorizzare alcuni strumenti storici presenti in Dipartimento, anche se le lezioni si sono svolte a distanza.
Spettroscopio storico e schema di spettroscopio di Kirchhoff-Bunsen a tre braccia.
3. Esperimenti laboratoriali con elementi ottici e parti di strumenti storici
Questo progetto ha permesso di acquistare molti dei materiali con cui è stata realizzata una parte dei laboratori innovativi che si sono svolti in presenza nel mese di marzo 2021. La prima parte del laboratorio infatti ha riguardato la realizzazione di esperimenti che gli studenti hanno condotto singolarmente (e non in gruppo) a causa delle limitazioni dovute alla pandemia. Una attività particolarmente significativa è stata fatta utilizzando un monocromatore storico, degli anni '60 (vedi video illustrativo), e alcuni elementi ottici (vedi video) con cui gli studenti hanno potuto mettere in pratica alcuni argomenti affrontati a lezione come la determinazione della lunghezza d'onda da misure di diffrazione, l'analisi di sorgenti policromatiche e monocromatiche utilizzando elementi disperdenti, e comprendere il funzionamento degli spettrofotometri di laboratorio. Queste attività sono state propedeutiche per la parte dei laboratori in presenza dedicati alla spettroscopia molecolare UV-visibile e infrarossa, e allo studio delle proprietà chimico-fisiche di varie sostanze e miscele di sostanze.
Fotografie scattate durante il laboratorio in presenza.
Schema del monocromatore storico e fotografie scattate durante il laboratorio didattico.
FEEDBACK:
Alla fine del corso è stato proposto un questionario anonimo e volontario per valutare l'efficacia e il gradimento di questa parte dedicata agli spettroscopi e agli strumenti storici, introdotta sperimentalmente per la prima volta quest'anno. I questionari sono ancora aperti. Gli studenti che hanno risposto fino ad ora (circa il 50% di coloro che hanno partecipato al corso) hanno mostrato di apprezzare questa attività e di ritenere questo progetto utile per la comprensione degli argomenti del corso. Inoltre, la maggior parte di loro ritiene che sia importante (85%, suddivisi tra 'molto importante' e 'abbastanza importante') la conoscenza degli strumenti storici per la conoscenza degli strumenti attuali.
Questo progetto rientra nei 'Progetti Speciali per la Didattica' finanziati dall'Ateneo di Pisa nell'anno 2020-2021 (link).