Piano della lezione | Apprendimento socioemotivo | Termochimica: Energia Libera di Gibbs

Obiettivo

Durata: 15 - 20 minuti

Questa fase mira a introdurre gli studenti al concetto fondamentale dell'Energia Libera di Gibbs, strumento essenziale per comprendere perché e come si verificano le reazioni chimiche in modo spontaneo. Parallelamente, si intende potenziare competenze socio-emotive, promuovendo l'autoconsapevolezza e un sano approccio emotivo durante l'apprendimento di argomenti complessi.

Obiettivo Utama

1. Descrivere il concetto di Energia Libera di Gibbs e il suo ruolo nel determinare la spontaneità delle reazioni chimiche.

2. Sviluppare la capacità di calcolare l'Energia Libera di Gibbs per varie reazioni chimiche.

Introduzione

Durata: 20 - 25 minuti

Attività di riscaldamento emotivo

Momento di Consapevolezza: Preparare la Mente all'Apprendimento

La pratica della consapevolezza aiuta a focalizzare l'attenzione sul momento presente, favorendo concentrazione, presenza e un miglior assorbimento dei concetti. Durante l'attività, agli studenti viene chiesto di osservare sensazioni, pensieri ed emozioni senza emettere giudizi, preparandoli così ad affrontare in modo sereno concetti complessi come l'Energia Libera di Gibbs.

1. Introduzione (2-3 minuti): Spiegare agli studenti che la lezione inizierà con una breve attività di consapevolezza, utile per calmare la mente e ridurre eventuali ansie, facilitando così l'approccio ai concetti che verranno approfonditi.

2. Preparazione (2-3 minuti): Invitare gli studenti a sedersi comodamente, con i piedi ben appoggiati a terra e le mani posizionate sulle ginocchia. Suggerire di chiudere gli occhi o di tenerli leggermente aperti fissando un punto sul pavimento.

3. Respirazione (5-7 minuti): Guidare gli studenti in una serie di respiri profondi: inspirare lentamente attraverso il naso, trattenere il respiro per qualche secondo, e espirare con calma attraverso la bocca. Ripetere l'esercizio più volte, concentrandosi sulle sensazioni della respirazione e lasciando andare i pensieri distratti.

4. Scansione Corporea (5-7 minuti): Invitare gli studenti a effettuare una scansione del proprio corpo, partendo dai piedi e risalendo fino alla testa, notando e allentando eventuali tensioni durante l'espirazione.

5. Chiusura (2-3 minuti): Indicare gradualmente il ritorno all'ambiente della classe, suggerendo di muovere delicatamente dita, mani e piedi, allungandosi e, infine, aprendo gli occhi. Concludere ringraziando tutti per la partecipazione.

Contestualizzazione del contenuto

L'Energia Libera di Gibbs è un concetto cardine della termochimica, che ci permette di capire se una reazione chimica avverrà spontaneamente. In vita quotidiana, processi come la combustione dei combustibili o la digestione rappresentano esempi di reazioni spontanee. Comprendere questo parametro è fondamentale anche in ambiti come l'ingegneria chimica, la biochimica e la produzione di energia sostenibile. Inoltre, il parallelo con le reazioni emotive aiuta gli studenti a riconoscere e gestire le proprie emozioni, proprio come in una reazione chimica in cui i reagenti, se combinati in maniera equilibrata, portano a risultati produttivi.

Sviluppo

Durata: 60 - 70 minuti

Guida teorica

Durata: 20 - 25 minuti

1. Definizione di Energia Libera di Gibbs: Spiegare che l'Energia Libera di Gibbs (ΔG) è una funzione termodinamica che integra l’entalpia (ΔH) e l’entropia (ΔS) per prevedere la spontaneità di una reazione a temperatura costante. La formula da utilizzare è ΔG = ΔH - TΔS.

2. Entalpia (ΔH): Definire l’entalpia come la quantità di calore assorbita o ceduta durante una reazione. Le reazioni esotermiche cedono calore (ΔH negativo), mentre quelle endotermiche lo assorbono (ΔH positivo).

3. Entropia (ΔS): Descrivere l’entropia come la misura del disordine o della casualità all’interno di un sistema. Un aumento dell'ordine comporta ΔS negativo, mentre un incremento del disordine si traduce in ΔS positivo.

4. Temperatura (T): Specificare che la temperatura, espressa in Kelvin, gioca un ruolo fondamentale nel determinare il contributo dell’entropia nel calcolo di ΔG.

5. Interpretazione di ΔG: Un ΔG negativo segnala una reazione spontanea; se ΔG risulta positivo, la reazione non procede spontaneamente, mentre ΔG uguale a zero indica lo stato di equilibrio.

6. Esempi Pratici: Proporre situazioni quotidiane, come la combustione del metano (CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O) o la fotosintesi (6CO₂ + 6H₂O + luce solare → C₆H₁₂O₆ + 6O₂), per calcolare ΔG e valutare la spontaneità delle reazioni.

7. Analoghe ad una Batteria: Metaforicamente, ΔG può essere paragonato a una batteria: una carica negativa stimola una reazione spontanea, mentre una carica positiva indica una funzione energetica insufficiente per far procedere la reazione autonomamente.

Attività con feedback socioemotivo

Durata: 30 - 35 minuti

Calcolo dell'Energia Libera di Gibbs nelle Reazioni Quotidiane

In quest’attività, gli studenti applicheranno la formula ΔG = ΔH - TΔS per diverse reazioni chimiche, utilizzando dati forniti e approfondimenti personali. Successivamente, si confronteranno in piccoli gruppi, integrando il metodo RULER per esaminare e riflettere sulle emozioni emergenti durante il percorso di calcolo e analisi.

1. Suddividere la Classe: Organizzare gli studenti in gruppi di 3-4 componenti.

2. Distribuzione delle Reazioni: Fornire ad ogni gruppo un elenco di reazioni chimiche accompagnato dai relativi valori di ΔH e ΔS.

3. Calcolo di ΔG: Istruire gli studenti sull’impiego della formula ΔG = ΔH - TΔS, considerando una temperatura standard di 298 K (25 °C).

4. Analisi dei Risultati: Invitare gli studenti a determinare se le reazioni siano spontanee sulla base del risultato ottenuto per ΔG.

5. Discussione di Gruppo: Incoraggiare la condivisione nel gruppo delle proprie sensazioni e riflessioni durante il processo, focalizzandosi su eventuali sentimenti di frustrazione, curiosità, soddisfazione, ecc.

6. Presentazione Finale: Ogni gruppo presenterà alla classe i risultati e le riflessioni emotive emerse durante l'attività.

Discussione e feedback di gruppo

Al termine delle presentazioni, condurre una riflessione collettiva seguendo il metodo RULER:

■ Riconoscere: Invitare gli studenti a descrivere come si sono sentiti durante i calcoli e la discussione. ■ Comprendere: Analizzare insieme le cause di tali emozioni, ad esempio, la difficoltà dei calcoli può aver suscitato frustrazione, mentre una soluzione corretta può aver generato soddisfazione. ■ Nominare: Aiutare gli studenti a identificare con precisione le proprie emozioni, utilizzando termini specifici come 'ansia', 'gioia', 'confusione' o 'orgoglio'. ■ Esprimere: Favorire la libera espressione delle esperienze emotive, incoraggiando una comunicazione aperta tra compagni. ■ Regolare: Discutere strategie per gestire meglio le emozioni in situazioni impegnative, come esercizi di respirazione, brevi pause o il supporto reciproco.

Conclusione

Durata: 15 - 20 minuti

Riflessione e regolazione emotiva

Per favorire una riflessione sulle difficoltà incontrate e sulla gestione delle emozioni, si suggerisce di far scrivere agli studenti un breve paragrafo sulle proprie esperienze. In alternativa, si può organizzare una discussione in classe in cui ognuno condivida le proprie impressioni sui calcoli effettuati, le problematiche riscontrate e i sentimenti provati, incoraggiando un confronto sincero e costruttivo.

Obiettivo: L’obiettivo è promuovere l’autovalutazione e la regolazione emotiva, aiutando gli studenti a individuare strategie efficaci per affrontare situazioni sfidanti, sviluppando così una maggiore consapevolezza delle proprie reazioni emotive sia in ambito accademico sia personale.

Uno sguardo al futuro

Spiegare agli studenti l'importanza di fissare obiettivi personali e accademici in relazione ai contenuti della lezione. Invitare ciascuno a definire un obiettivo specifico, come ad esempio risolvere ulteriori problemi o formare un gruppo di studio dedicato, e a fissare anche un obiettivo per migliorare la gestione delle proprie emozioni, magari praticando regolarmente tecniche di mindfulness o rilassamento.

Penetapan Obiettivo:

1. Risolvere esercizi supplementari sui calcoli dell'Energia Libera di Gibbs.

2. Costituire gruppi di studio per approfondire la termochimica.

3. Praticare regolarmente tecniche di consapevolezza o altre strategie per la regolazione emotiva.

4. Ricercare ulteriori risorse come video o articoli per approfondire l’argomento.

5. Organizzare un piano di studio settimanale per consolidare i concetti appresi. Obiettivo: Questa fase punta a rafforzare l’autonomia degli studenti e a promuovere l’applicazione pratica dell’apprendimento, incentivando uno sviluppo continuo, sia in ambito accademico che personale.