OTTO MANIERE PER PENSARE AL PROBLEM SOLVING
http://wwwcsi.unian.it/educa/problemsolving/ahj_due.html
Alex H. Johnstone
Centre for Science Education, University of Glasgow, Glasgow G12 8QQ, UK
Risolvere un problema è molto diverso dal risolvere un esercizio; la soluzione dei problemi è ciò che si fa quando non si conosce che cosa è necessario fare. Molto di quanto è solitamente chiamato problem solving è in realtà applicazione di algoritmi e non riguarda affatto la soluzione dei problemi. Ogni problema consiste di tre parti:
(a) Le informazioni di partenza (i dati).
(b) Che cosa si vuole ottenere (lo scopo).
(c) Il metodo con cui collegare (a) e (b).
Affinchè un problema reale esista, almeno uno tra (a), (b) o (c) deve essere non familiare o incompleto. Se tutti i dati di partenza sono completi, se l'obiettivo è chiaro ed il metodo ci è familiare abbiamo l'applicazione di un algoritmico ad un esercizio; la sostituzione di numeri in una equazione conosciuta. Può essere un allenamento utile per rinfrescare un argomento in modo sistematico, ma NON É Problem Solving. Precisiamo le forme possibili di un problema e le illustriamo con degli esempi di chimica.
Tipo | Dati | Metodo | Scopo/Risultato |
1 | completi | conosciuto | definito |
2 | completi | sconosciuto | definito |
3 | incompleti | conosciuto | definito |
4 | incompleti | sconosciuto | definito |
5 | completi | conosciuto | non definito |
6 | completi | sconosciuto | non definito |
7 | incompleti | familiare | non definito |
8 | incompleti | sconosciuto | non definito |
Come già abbiamo detto, il tipo 1 non è un problema reale, anche se è la forma che più comunemente troviamo nei compiti di esame.
Il tipo 2 è una forma genuina di problema, ma una volta che lo studente ha svolto due o tre esempi, si transforma in un problema del tipo 1, perché il metodo diventa familiare.
Il tipo 3 ci porta nei problemi reali. Per esempio: "quanti atomi di rame sono contenuti in questa moneta 'di rame'?" L'obiettivo è completamente definito, ma molti dati mancano. Il problema è tutto nella capacità dello studente di trovare o chiedere i dati necessari:
"Qual è la composizione percentuale della moneta?"
"Qual è la sua massa?"
"Qual è il peso atomico del rame?"
"Qual è il numero di Avogadro?"
Questa è la parte che richiede un ragionamento. Una volta che lo studente ha raccolto questi dati, il resto del problema è una applicazione automatica di semplici calcoli aritmetici. Imparare come riconoscere quali sono i dati necessari è un'abilità importante da acquisire per diventare uno scienziato.
Un problema del tipo 4 potrebbe essereil problema riportato sopra, ma dato da risolvere ad una persona comune.
Il tipo 5 si presta bene alle domande di chimica. Per esempio: "dimmi tutto ciò che puoi circa il complesso Ni(NH3)4Cl2". Lo studente dovrebbe ricercare in varie parti della sua rete di conoscenza per rispondere a questa domanda in modo completo:
Composizione percentuale
Peso molecolare
Nome degli elementi, dei leganti e del complesso
Struttura e isomeri
Colore
Possibili reazioni
Ecc.
Un problema del tipo 6 potrebbe essere lo stesso problema, ma dato da risolvere ad uno studente che non ha ancora studiato i complessi, e potrebbe fare soltanto dei ragionamenti elementari sulla formula.
Un esempio del tipo 7 potrebbe essere "quanto lavoro può essere ottenuto dalla reazione di 10 g di bicarbonato di sodio, NaHCO3, con un eccesso di HCl?" La reazione è familiare, ma l'obiettivo non è chiaro e sarebbero necessari molti più dati. Alcuni potrebbero fare ricorso alle tabelle termodinamiche utilizzando l'energia libera, altri potrebbero inventare una macchina semplice quale una siringa con una massa sul pistone e misurare la distanza percorsa dalla massa. Ci sono non una ma diverse possibili risposte!
Il tipo 8 sembra essere impossibile, ma è in effetti il tipo più comune di problemi incontrati nella vita reale. "Dove andrò sulla vacanza questo anno?" è un problema con una mancanza di dati. Le procedure possono essere sconosciute e l'obiettivo non è chiaro. Tuttavia risolviamo il problema e andiamo in vacanza. I chimici nell'industria trattano quotidianamente con problemi di questo tipo.
1. A. Johnstone, Creative problem solving in Chemistry, (C. Wood Ed.), The Royal Society of Chemistry: London 1993, p. IV-VI.