Biotecnologie e concetto di trasformazione

Affiancata da due colleghe, l'autore dell'articolo ha cercato di ampliare l'offerta formativa del curriculum di Scienze naturali, dell'indirizzo scientifico del Liceo di Pont-Saint-Martin, attraverso un progetto che comprendesse la trattazione delle biotecnologie non solo a livello puramente teorico ma anche pratico.

Il concetto di trasformazione appartiene senza dubbio alla categoria di quei concetti unificanti e trasversali che percorrono le diverse discipline costituenti le Scienze della Natura. Non è certo il solo nucleo ad avere tale caratteristica unificante: altri potrebbero essere il concetto di flusso (di materia, di energia, di informazioni), il concetto di equilibrio, il concetto di organizzazione gerarchica solo per citare quelli attorno ai quali ho cercato di ripensare la mia programmazione didattica. Mi rendo infatti conto di quanto sia difficile per me, insegnante in un liceo scientifico di ordinamento (con una sperimentazione riguardante l'orario dell’insegnamento delle Scienze naturali che prevede un orario di cattedra di diciotto ore sui cinque anni) staccarmi dalla programmazione "per discipline e per contenuti", così rassicurante in fondo, perché è quella che io stessa ho ricevuto, per arrivare ad un insegnamento meno parcellizzato e più integrato. Credo che sia di fondamentale importanza, dal punto di vista didattico, evitare che gli alunni percepiscano le Scienze naturali come un insieme di discipline isolate e non interagenti e, d'altra parte, è ormai chiaro come sia assolutamente necessario arginare la tentazione di inseguire troppi argomenti e temi, con la conseguente eccessiva dilatazione e frammentazione delle conoscenze. Una volta individuati alcuni nuclei fondanti, ho cercato di selezionare quei contenuti che meglio si prestavano a declinarli sotto diverse chiavi di lettura; la selezione dei contenuti è secondo me la parte più delicata e necessita di una ricerca comune maturata tra i colleghi della stessa disciplina e che comunque deve prevedere un frequente confronto e un costante aggiornamento.
Ho trovato diversi punti di contatto tra i nuclei riguardanti il flusso di informazioni e le trasformazioni, sia in orizzontale, nell'ambito del percorso di una medesima classe, sia in verticale, in anni di corso differenti a cominciare dalla classe prima dove essi si collocano all'interno del modulo dedicato agli scambi di materia ed energia tra le "sfere" del sistema Terra. Nella classe seconda, l'accento è spostato sulla biosfera ed, in particolare, una buona parte del monte ore a disposizione è dedicata al flusso delle informazioni dal genoma all'organismo. Quest'ultimo argomento è talmente vasto che non si esaurisce certo nel biennio, è infatti ripreso nella classe quarta dove, con prerequisiti che comprendono anche la chimica organica e biologica, è possibile affrontare la biochimica regolativa, la trasmissione nervosa ed il sistema immunitario.
Per ritornare al tema oggetto di questo scritto, il concetto di trasformazione che, in campo biologico, può essere parzialmente assimilato al concetto di evoluzione, ha assunto negli ultimi anni una connotazione nuova, dovuta agli enormi progressi di una nuova tecnologia applicata all'essere vivente: la manipolazione genetica. Le scoperte, le attuali e le possibili applicazioni in diversi campi dall'agricoltura alla medicina, le implicazioni etiche sollevate, i dubbi e le paure che trovano vasta eco sui mass media e che producono conoscenze spesso distorte ed incomplete quando non vere e proprie leggende metropolitane (a questo proposito è uscito da poco un libro, recensito da tSt, supplemento del quotidiano La Stampa, del 17/09/2003, di Lorenzo Montali: Leggende tecnologiche... e il gatto bonsai mangiò la fragola-pesce, ed. Avverbi) impongono alla scuola, e a noi docenti di Scienze naturali in particolare, di trovare le modalità più consone alle diverse tipologie di alunni per far comprendere le basi scientifiche e le possibili implicazioni di queste scoperte così attuali. Non fornire gli strumenti fondamentali in questo campo, secondo il mio parere, significa creare futuri cittadini "analfabeti" e quindi indifesi e facilmente influenzabili, in un campo dove saranno prima o poi chiamati ad esprimere il proprio parere: per un coinvolgimento diretto, basti pensare all'alimentazione o alla medicina, oppure allargato, ad esempio in un possibile referendum sulla liceità di alcune pratiche riguardanti le cellule embrionali umane. La grandissima difficoltà in tutto questo è, come ho già detto, che si tratta di una scienza giovane, la quale è oggetto di un progresso accelerato ed esponenziale nelle sue scoperte e nelle sue applicazioni, tanto che diventa difficile per ogni docente di Scienze naturali mantenersi aggiornato in questo campo; tanto per dirne una, io mi sono laureata in Scienze biologiche nel 1990, con un'idea piuttosto vaga e frammentaria dei primi passi delle conoscenze in quest'ambito ed oggi esiste la laurea in biotecnologie!
Date tutte queste premesse, ho cercato di ampliare l'offerta formativa del curriculum di Scienze naturali attraverso un progetto che comprendesse la trattazione delle biotecnologie non solo a livello puramente teorico ma anche pratico. L'occasione è arrivata un po' per caso, in quanto quattro anni fa circa, sono venuta a conoscenza di una struttura presente a Bologna, il Life Learning Center, dove era possibile svolgere attività di laboratorio con studenti della secondaria superiore.
Il Life Learning Center (www.llc.unibo.it), associazione tra l'Università di Bologna e la Fondazione "Marino Golinelli", in collaborazione con il Provveditorato agli Studi di Bologna, è stata la prima esperienza italiana di formazione permanente nel campo delle Scienze della Vita; oggi si sono affiancate altre strutture simili a Napoli, a Bari, a Milano e a Torino (www.torinoscienze.it). Tutti questi centri offrono anche corsi di aggiornamento per docenti.

I destinatari del progetto sono gli alunni delle classi seconde dell'indirizzo scientifico dell'ISISM di Pont-Saint-Martin, Istituzione scolastica nella quale lavoro: la scelta di proporre agli alunni del biennio una attività così impegnativa è stata dettata da una serie di motivazioni la prima delle quali è la forza coinvolgente del progetto in sé: gli alunni sono consapevoli di dover affrontare dei temi complessi con l'obiettivo di poter svolgere delle prove di laboratorio a livello universitario, con personale laureato e altamente qualificato, riguardo ad un oggetto di studio moderno e attualissimo. La seconda ragione è che in questo modo è possibile affrontare un argomento forte della Biologia, le basi genetiche dell'evoluzione, in modo approfondito e completo, operando una scelta di priorità rispetto ad altri argomenti. In questo anno scolastico ripropongo per la terza volta tale attività e gli alunni che vi hanno partecipato per primi frequentano ora la classe quarta: posso dire che la spinta motivazionale non si è esaurita nel tempo, anzi ha portato negli alunni una maggiore consapevolezza dell'importanza di acquisire conoscenze e abilità per poter esercitare delle competenze e che queste, una volta acquisite, diventano patrimonio esclusivo dell'individuo. L'attività permette anche di puntare l'attenzione sul rapporto esistente tra i modelli (intesi come concetti teorici) che vengono ampiamente utilizzati nell'ambito delle Scienze della Natura per fornire una descrizione ed una interpretazione della complessità dell'oggetto di studio e l'essere vivente che, nella sua complessità, non può mai adattarsi completamente a nessuna delle creazioni mentali elaborate per descriverlo. Lo strumento teorico (il modello interpretativo), studiato in precedenza in classe, viene messo alla prova durante l'attività pratica con il risultato di evidenziare la netta differenza tra i due aspetti. L'attività ha infine un forte impatto orientativo: lavorare in un laboratorio dotato di strumentazioni moderne ed entrare in contatto con giovani laureati in materie scientifiche permette di appassionarsi alla Scienza anche come possibile prospettiva per il proprio futuro.

I tempi previsti per lo sviluppo del progetto riguardano il periodo compreso tra la seconda quindicina di novembre e la prima quindicina di marzo per un totale di 45 ore circa in classe, più l'attività presso il Life Learning Center.

Le finalità del modulo sono:
• permettere agli alunni di indirizzo di partecipare ad una serie di attività di laboratorio, che caratterizzino l'indirizzo scientifico da essi frequentato, in una struttura all'avanguardia nello studio delle biotecnologie e nella didattica dei temi riguardanti le Scienze della Vita;
• sensibilizzare gli alunni su temi di grande attualità, consentendo loro di conseguire le competenze necessarie per sviluppare un atteggiamento consapevole e critico sui temi delle biotecnologie;
• abituare gli alunni al lavoro in un laboratorio esterno all'Istituzione scolastica, nella prospettiva di incentivare l'interesse degli studenti verso lo studio delle Scienze naturali, anche nella prospettiva di un eventuale proseguimento degli studi universitari in tale ambito.

Gli obiettivi riguardano le conoscenze, le abilità e le competenze che l'alunno dovrà possedere alla fine del percorso (vedi tabelle 1 e 2).

La presenza dei prerequisiti è stata verificata durante lo svolgimento delle unità didattiche precedentemente affrontate, riguardanti le biomolecole (comprendente anche l’unità didattica sulla struttura degli acidi nucleici), la cellula procariote ed eucariote e la capacità di distinguere ed usare correttamente la strumentazione di laboratorio, rispettando le norme di sicurezza.

Le unità didattiche presenti nel modulo sono:
1. La funzione del DNA: sintesi delle proteine, mutazioni, duplicazione, mitosi e meiosi, differenziazione cellulare.
2. Controllo dell’espressione genica: confronto procarioti ed eucarioti, esoni ed introni, operone lac.
3. La tecnologia del DNA: trasposomi, meccanismi di trasferimento genico nei batteri, plasmidi, enzimi di restrizione, clonazione del gene procariota ed eucariota.

Le attività svolte nel corso dello stage in laboratorio sono le seguenti:
1. Trasformazione batterica, con un plasmide contenente il gene per una proteina fluorescente proveniente da un organismo eucariote.
2. Purificazione della proteina GFP, responsabile della fluorescenza.
3. DNA fingerprintig, su DNA batterico, che riproduce in scala ridotta l'analoga procedura effettuata nei laboratori della polizia scientifica.

Gli strumenti utilizzati sono il libro di testo (Neill A. Campbell, Lawrence G. Mitchell, Jane B. Reece, Immagini della Biologia - vol. A + B, Zanichelli editore), articoli tratti da quotidiani, periodici e riviste scientifiche, testi tratti da Internet, audiovisivi e attività di laboratorio.

La metodologia utilizzata è essenzialmente la lezione frontale dialogata, utile per un costante ritorno da parte della classe, la costruzione di mappe concettuali, la lettura delle diverse fonti, visione di audiovisivi con successiva discussione e l'attività di laboratorio.

Le verifiche sono somministrate alla fine di ogni Unità Didattica, o di parte di essa se necessario, sotto forma di verifiche semistrutturate nelle quali, accanto a domande a scelta multipla, vero/falso, con richiesta di esplicitare la risposta corretta, ecc., sono anche presenti quesiti a risposta singola sul modello della terza prova dell'Esame di Stato. La valutazione tiene conto del punteggio minimo attribuito alla sufficienza rispetto alla somma dei punteggi attribuiti ai diversi esercizi presenti nella prova, gli altri voti sono attribuiti secondo fasce di punteggio.
Le valutazioni ottenute in queste prove permettono di verificare l'efficacia del lavoro in classe ed eventualmente di predisporre delle attività di recupero per i singoli alunni o di programmare una pausa per il recupero delle conoscenze, anche attraverso nuove strategie. Prima dello stage in laboratorio gli alunni sostengono una verifica orale che mira a verificare la capacità di utilizzare correttamente i termini specifici, inseriti in contesto coerente nell'ambito delle conoscenze possedute. Alla fine del modulo, si procede ad una valutazione finale attraverso una verifica semistrutturata che comprende gli argomenti oggetto dell'attività di laboratorio e nella quale compare una trattazione sintetica. L'attività di laboratorio, inerente alle abilità, viene valutata durante l’attività stessa, sia da parte del docente, sia da parte del personale del laboratorio. Certificare le competenze è ancora un problema perché esse riguardano una serie di atteggiamenti che, secondo il mio parere, possono comparire anche successivamente, una volta che l'alunno abbia avuto il tempo di interiorizzare ed integrare nella sua costruzione di saperi quanto appreso.

Le fotografie dell'articolo riguardano la classe 2^A -
a.s. 2002/2003: stage di biotecnologie c/o laboratorio
del Life Learning Center di Bologna.
Foto M. Lupi

In conclusione, il mio desiderio è quello di migliorare ulteriormente l'offerta formativa legata a questo modulo, attraverso un più efficace sfruttamento della Rete e del laboratorio informatico. A questo proposito, ho seguito un corso di aggiornamento di bioinformatica, ma devo ancora raggiungere una maggiore padronanza dei software, prima di poter ipotizzare una qualche applicazione in classe. Quest'anno, inoltre, alle due classi seconde dell'indirizzo scientifico della nostra Istituzione verrà proposta una attività di lettura di testi scientifici in lingua inglese con l'obiettivo di fornire agli alunni una ulteriore abilità.
Devo ringraziare infine le prof.sse Marisa Cagetti e Silvana Dondoni che mi hanno affiancato in questi anni nella stesura del progetto e nelle attività nelle classi.
Sono a disposizione di tutti i colleghi che volessero ulteriori informazioni.

Marialuisa Lupi
Insegnante di Scienze naturali presso
l'Istituzione Scolastica Scientifica e Magistrale di Pont-Saint-Martin.