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Tags:chimica industriale.
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La scuola della Riforma

Chimica

Perché si instauri il processo formativo auspicato, è necessario che il docente sia molto consapevole del compito difficile e affascinante che è chiamato a svolgere e che deve assolvere con grande senso di responsabilità.

Il docente deve:

- avere una preparazione adeguata
- applicare la corretta metodologia
non disconoscere l'operatività
non disconoscere l'attività di laboratorio
adottare il linguaggio appropriato.
Linguaggio e metodologia sono strettamente collegati alla conoscenza.
Vogliamo notare che la Chimica ha contribuito e contribuisce ad attivare, nel processo continuo di ricerca e di elaborazione, un percorso concettuale finalizzato alla costruzione di modelli che: spiegano ciò che avviene nel mondo macroscopico e microscopico della materia permettono di razionalizzare le trasformazioni della materia.
Di seguito elenchiamo i contenuti di questo curricolo di Chimica.

Finalità
Nuclei fondanti
Scuola di base
Certificazione dopo 4 anni di scolarità
Argomenti suggeriti nei tre anni della scuola di base successivi al 4°
Certificazione dopo 7 anni di scolarità
Argomenti suggeriti per il 1° biennio della s.s.
Certificazione dopo 9 anni di scolarità
Argomenti indicati per il triennio conclusivo della s.s.s..
- Annotazioni


FINALITA':

Concettuale:
a) educa all'osservazione, alla generalizzazione e all'astrazione (costruzione di modelli)
b) stimola le facoltà creative più elevate della mente.

Socio-Culturale:
a) aiuta a comprendere i fenomeni naturali
b) aiuta a stabilire e definire in modo sapiente le complesse interazioni uomo- ambiente e uomo- realtà circostante.

NUCLEI FONDANTI:
osservazione/classificazione/comparazione/misurazione
ipotesi/controllo/revisione
c) corpo materiale
d) componente
e) trasformazione
f) linguaggio scientifico.

SCUOLA DI BASE

Allo stadio iniziale non si può certamente parlare di un approccio esplicitamente disciplinare.
La fascia d'età degli studenti lo rende impraticabile. Piuttosto si tratterà, nei tempi e nei modi adeguati, di costruire concetti, di favorire l'acquisizione di competenze, che costituiscano la base per i successivi sviluppi disciplinari, qualunque essi siano (formazione all'atteggiamento scientifico).
Devono essere conoscenze, abilità e competenze che il bambino possa sfruttare immediatamente, interagendo con l'ambiente che lo circonda che a questo punto diviene una realtà sulla quale è possibile agire per modificarla, o della quale diviene leggibile una serie di tratti.
In questo modo si genera e si rafforza l'interesse e si stimolano la curiosità e l'immaginazione.
A volte gli alunni hanno idee preconcette non facili da modificare, ma la conoscenza associata alla pratica sperimentale permetterà loro di modificare nel tempo la conoscenza spontanea e di costruire la conoscenza scientifica.
Proprio considerando la particolare fascia d'età si ritiene che occorra procedere secondo uno sviluppo che parta dalla osservazione e dalla manipolazione dirette, per costruire i concetti, in modo sempre più articolato, in un movimento a spirale che ritorna più volte sullo stesso concetto, affinandolo ed ampliandone le connessioni con altri concetti (da questo punto di vista le mappe concettuali costituiscono un ottimo strumento che dovrebbe essere utilizzato appena possibile).
Sarà fondamentale sviluppare l'attitudine all'osservazione attenta della realtà, osservazione che deve intendersi a due livelli: osservazione "statica" (ciò che in questo momento ci appare, prescindendo dalla coordinata temporale, ciò che permane immutato) osservazione "dinamica" (l'evoluzione delle cose e dei fenomeni nel tempo: ciò che muta).
I risultati delle osservazioni dovranno essere registrati, analizzati, e utilizzati come basi per costruire ipotesi esplicative dei fenomeni e delle regolarità osservate: Tali ipotesi saranno successivamente sottoposte a controllo empirico ed eventualmente riformulate in base ai risultati sperimentali.
Ciò costituisce lo schema tipo del procedere in modo scientifico.
I dati osservativi costituiranno la base per le operazioni di:
a) classificazione
b) comparazione
c) misurazione
operazioni (e concetti) fondamentali per qualsivoglia disciplina scientifica.

Per quanto riguarda la Chimica sarà importante riferirsi alla costruzione dei concetti classificatori
- solido/liquido/gas
omogeneo/eterogeneo
metallo/non metallo
acido/base.

Si sottolinea di nuovo che la costruzione di questi concetti deve partire da dati osservativi e deve avere una base operativa ( p.e. la classificazione in metalli e non metalli partirà dal dato osservativo della particolare lucentezza che distingue i metalli, in seguito potrà contemplare anche proprietà come la conducibilità elettrica o le caratteristiche meccaniche, etc. ma questo solo ad un livello più elevato).
Lo stesso dicasi per quanto riguarda la classificazione in acidi e basi; la si introdurrà sulla base del diverso colore che impartiscono a soluzioni di indicatori, successivamente, se possibile, si potrà costruire una "scala di acidità" utilizzando miscele di indicatori.
Su queste basi si potrà passare alla costruzione dei concetti di : miscela, concentrazione, componente di una miscela, solubilità, saturazione, passaggi di stato, trasformazione e a una prima definizione, in termini osservativo - operativi, di reversibilità ed irreversibilità di una trasformazione in certe date condizioni.
Particolare rilievo assume il concetto di "componente" che prelude al concetto di "sostanza pura" quando viene affrontato nei termini operativi delle separazioni e dell'osservazione delle proprietà dei corpi separati.
Per quanto riguarda i concetti comparativi sarà fondamentale riferirsi alle relazioni: più o meno lungo (spazialmente e temporalmente), più o meno pesante, più o meno caldo.
Ciò naturalmente non significa che debbano essere trascurate altre importanti relazioni, piuttosto che questi concetti di base preludono alle definizioni quantitative di lunghezza, massa (peso), tempo, temperatura, introdotte attraverso le rispettive procedure di misurazione, che costituiscono il fondamento delle attività scientifiche.
Lo stesso concetto di "concentrazione di una soluzione" si presta ad uno sviluppo di questo tipo.
Partendo dalla comparazione di proprietà di soluzioni nello stesso componente ma con concentrazione differente (p.e. l'intensità della colorazione) e giungendo alla definizione quantitativa (un lavoro del genere offrirebbe il vantaggio che, in un momento successivo, sarà possibile utilizzare lo stesso schema per determinare la concentrazione di una soluzione, in un dato componente, a partire dal confronto di una certa proprietà di una serie di soluzioni di quel componente, a concentrazione nota, con la stessa proprietà della soluzione a concentrazione sconosciuta)
Per quanto riguarda il concetto di trasformazione, non pare opportuno, a questo livello, introdurre distinzioni fra trasformazioni chimiche o fisiche, sarà, piuttosto, essenziale focalizzare il lavoro su tre punti: le condizioni per mezzo delle quali si riferisce che una trasformazione è avvenuta ciò che si conserva il carattere reversibile o irreversibile della trasformazione.
Ci si dovrà concentrare sulle proprietà dei corpi prima e dopo la trasformazione. Il mutamento di queste proprietà sarà indice dell'avvenuta trasformazione. Questo punto introduce il problema delle leggi di conservazione. Analizzato ciò che cambia durante una certa trasformazione, si dovrà determinare se qualcosa rimane costante: ciò che non subisce mutamento. Per quanto riguarda la Chimica si introdurrà la legge di conservazione della massa. Impadronitosi delle tecniche di misura della massa, il bambino potrà controllare come, durante una trasformazione (passaggio di stato, formazione di una soluzione, vera e propria reazione chimica) la massa si conservi.
Naturalmente l'insegnante avrà cura di riferirsi dapprima a trasformazioni che avvengano in sistemi chiusi, successivamente, ad uno stadio più avanzato, si potrà riferire ai sistemi aperti evidenziando come l'apparente violazione della legge di conservazione sia dovuta allo scambio con l'ambiente.
E' chiaro che non è pensabile di riferirsi a distinzioni di carattere termodinamico, saranno piuttosto le modalità osservativa e manipolativa che definiranno il carattere reversibile o irreversibile di una certa trasformazione. L'osservazione indicherà che molti fenomeni decorrono solo in una certa direzione, la manipolazione che certe trasformazioni possono essere facilmente invertite (p.e. i passaggi di stato o la formazione di miscele) altre no. Ancora una volta questi concetti vengono introdotti in termini osservativi e manipolativi, senza la pretesa della correttezza formale e della esaustività: sono basi sulle quali si dovrà costruire.
E' essenziale che il bambino possa manipolare e studiare le proprietà del maggior numero possibile di materiali (metalli, leghe, materiali plastici, minerali, rocce, etc.) e che si abitui a classificarli sulla base di svariate proprietà e sulla base dell'uso che di quei materiali si fa.
Sarà altresì essenziale che il bambino possa fare la più larga esperienza possibile di fenomeni chimici (direttamente, preferibilmente. Ove non fosse possibile, si utilizzeranno i mezzi multimediali) non solo da "laboratorio", ma anche di quelli legati a varie attività umane (p.e. le fermentazioni, la metallurgia, la fotografia, l'alimentazione, etc.) e relativi a fenomeni naturali (la fotosintesi, le sostanze coloranti naturali, le caratteristiche delle acque, etc.). In questo modo si favorirà la comprensione dell'importanza della Chimica e delle tecnologie ad essa riconducibili, contribuendo a tamponare il senso di "negatività" che connota la Chimica a livello della comunicazione sociale.
Naturalmente non sottacendo i problemi che a queste tecnologie sono legati, ma mettendo in evidenza come la Chimica possa offrire degli strumenti per affrontare questi problemi.
Questo lavoro acquisterà maggiori respiro e forza se sarà condotto collegandosi anche ad altri ambiti disciplinari (p.e. storia e geografia) in modo da inquadrare le attività scientifico-tecnologiche nel contesto più ampio della storia dello sviluppo dell'umanità.
La formazione di base dovrà comprendere, è implicito in quanto detto fino ad ora, anche le tecniche di indagine, non solo l'osservazione, ma anche le tecniche manipolative che consentono di poter effettuare semplici esperimenti, (tecniche di preparazione di soluzioni, di separazione) e la capacità di utilizzare strumenti come cronometri, bilance, recipienti volumetrici, termometri, lenti di ingrandimento e microscopi.
Le attività dovrebbero sempre partire dalla considerazione di problemi (problemi che il bambino dovrebbe sentire come tali); le attività pratiche e teoriche debbono sempre essere strettamente collegate.
Il bambino deve imparare a "fare usando la testa " .
Il linguaggio deve essere sempre chiaro e accessibile a qualunque livello di scolarità.
L'acquisizione del linguaggio scientifico specifico (sempre in relazione al livello di scolarità) è
Importante in quanto educa l'allievo a quella precisione che la disciplina richiede, oltre a costituire premessa alla facilità di comunicare.

Per quanto scritto, nei primi quattro anni di scolarità suggeriamo i seguenti argomenti:

Osservazione delle proprietà dei materiali di uso comune: carta, plastica, vetro, metalli, fibre tessili, mediante esperienze sensoriali ( tatto, percezione visiva, percezione acustica, magnetismo….).

Classificazione dei materiali secondo criteri basati sulle proprietà fisiche

Comparazione delle proprietà dei materiali

Stati di aggregazione della materia e proprietà percettive

Classificazione di metalli e non metalli

Introdurre operativamente il concetto di grandezza

Grandezze semplici e di uso più comune: massa, lunghezza, volume, tempo, temperatura e relative unità di misura

Classificazione e comparazione delle grandezze

Passaggi di stato della materia e relativo approccio qualitativo (ebollizione, congelamento, evaporazione, vaporizzazione, sublimazione)

Calore, temperatura e relative unità di misura.

Approccio sperimentale qualitativo e quantitativo ( misura della temperatura) Sistemi omogenei e eterogenei (classificazione)

Semplici tecniche di separazione dei componenti dei sistemi omogenei e eterogenei

L'aria: composizione e sua importanza per il ciclo vitale.

Inquinamento dell'aria (cenni)

L'acqua: sue caratteristiche, funzioni e uso.


CERTIFICAZIONE DOPO 4 ANNI di scolarità

ABILITA' TRASVERSALI (*) :

sapere leggere
sapere comprendere il testo ( relativamente all'età)
sapere comunicare in forma scritta e orale (in relazione all'età)
avere compreso l'essenza dei comportamenti civico-sociale (rispetto degli altri, interrelazione, rispetto dell'ambiente, rispetto delle norme sociali,..)
avere iniziato (con la guida del docente) il processo di ricerca per un metodo di studio autonomo
avere iniziato il processo critico di valutazione delle conoscenze e delle informazioni
sapere effettuare( per la sua età) lavoro di ricerca individualmente o in gruppo
avere iniziato il processo di autovalutazione
sapere tracciare una mappa concettuale semplice.

ABILITA' SPECIFICHE:
comprendere il rapporto causa- effetto in modelli semplici
sapere distinguere le grandezze di uso più comune ( massa, lunghezza, volume, tempo,…)
sapere effettuare le misure di tali grandezze e saperle usare nel quotidiano
avere acquisito conoscenza dei materiali e delle loro proprietà con approccio sensoriale
avere acquisito le fondamentali conoscenze della materia e dei suoi stati di aggregazione
avere acquisito ( relativamente all'età) abilità operative (manualità)
avere iniziato il processo di familiarizzazione con il linguaggio scientifico.


( *) ABILITA': Le abilità indicate unitamente alle conoscenze acquisite e verificabili devono intendersi come competenze. Per i tre anni successivi della scuola di base si propongono i seguenti argomenti: Grandezze intensive e estensive (grandezze che variano o no al variare della massa di un corpo) e relative unità di misura Soluzioni. Concetto operativo di concentrazione e unità di misura Concetto operativo di elementi e composti Studio di alcuni elementi: Idrogeno, Ossigeno, Carbonio, Azoto, Ferro, etc.... Costruzione degli elementi fondamentali del linguaggio chimico: simboli Acidi/ Basi/ Sali. Concetti operativi Scala di acidità fondata sull'uso degli indicatori Approccio semplice alla natura particellare della materia Caratteristiche di uno strumento di misura. Cifre significative. Notazione esponenziale. La Chimica e l'ambiente. Cenni sul contributo della Chimica alla conoscenza della qualità dell'ambiente. CERTIFICAZIONE DOPO 7 ANNI di scolarità ABILITA' TRASVERSALI : sapere leggere un testo e interpretarlo in modo critico (per l'età) sapere comunicare in forma scritta e orale essere in grado di relazionare le conoscenze essere in grado di articolare ( progettare) un processo di analisi e di sintesi sapere collegare concetti .. ABILITA' SPECIFICHE : comprendere il rapporto causa- effetto in modelli più complessi saper esprimersi con linguaggio appropriato in forma scritta e orale sapere valutare in maniera critica i fattori che possono influenzare l'andamento di un fenomeno sapere interpretare una legge (relativamente all'età) sapere porre in relazione anche graficamente le grandezze (diagrammi bidimensionali, istogrammi, mappe concettuali…) sapere selezionare semplici metodi di analisi . Primo biennio della scuola secondaria superiore. Per quanto riguarda i primi due anni della scuola secondaria (s.s.s.), proponiamo un curricolo comune a tutti. e alcuni argomenti di approfondimento della disciplina. In questi due anni lo studio della disciplina dovrebbe accompagnarsi alla conoscenza del processo storico del pensiero scientifico e a quella del rapporto scienza/ tecnologia. Gli argomenti selezionati sono, a nostro parere, fondamentali per orientarsi nella realtà sociale contemporanea. Accertare le conoscenze pregresse S.I. di misura Grandezze estensive e intensive e relative unità di misura Grandezze scalari e vettoriali e relative unità di misura La materia e le proprietà fisiche Energia e principio di conservazione Materia e energia Passaggi di stato della materia e diagrammi temperatura/tempo Densità di un corpo e relativa unità di misura: concetto operativo Concetto operativo di elemento e composto ( sostanza pura) Criteri per definire il grado di purezza di una sostanza Concetto operativo di miscuglio e composto Leggi ponderali di Proust e di Dalton e verifica operativa Costruzione del concetto di periodicità degli elementi chimici Sistema periodico degli elementi chimici: Mendeleiev e la lettura oggi Costruzione del linguaggio formale di Chimica: formule e nomenclatura Soluzioni Concentrazione di una soluzione ( %,%v, %vv, molarità) Acidi : Basi: Teoria di Bronsted e Lowry Elettroliti Concetto operativo di reazione chimica Tipi diversi di reazione chimica Legge di Lavoisier: concetto operativo Costruzione del concetto di mole Bilanciamento di una reazione chimica Costruzione del concetto di velocità di una reazione chimica; fattori che la influenzano, catalisi Equilibrio chimico e principio di Le Chatelier Costruzione del concetto di reazione di ossido- riduzione Pile. Elettrolisi Struttura della materia e sua natura particellare Costruzione del concetto di : atomo e molecola. Isotopi Proprietà elettriche della materia e le particelle subatomiche Energia di ionizzazione, affinità elettronica e relative unità di misura. Gli ioni Costruzione del concetto di legame chimico sulla base delle forze elettrostatiche che si esercitano fra nuclei e elettroni Fondamenti di geometria molecolare Isomeria. Stereoisomeria Chimica Organica. L'importanza del Carbonio e dei suoi derivati nel processo biologico e nei processi industriali Il petrolio e i suoi derivati Gruppi funzionali : proprietà fisiche e chimiche Costruzione del sistema di nomenclatura La Chimica e l'Ambiente Inquinamento delle acque e dell'atmosfera Riciclo dei rifiuti Mappe concettuali da utilizzare per i vari argomenti trattati. Temi di approfondimento Leggi e proprietà dello: stato gassoso stato liquido stato solido Polimeri: storicità e differenziazione nell'uso Composti di ampio uso sociale Cenni di biochimica: proteine, amminoacidi, ormoni, enzimi, DNA, RNA Depurazione delle acque Risparmio energetico Mappe concettuali. Certificazione dopo 9 anni di scolarità. ABILITA' TRASVERSALI: sapere comunicare correttamente in forma scritta e orale sapere elaborare dati sapere decodificare un messaggio avere consolidato il proprio metodo di studio sapere relazionarsi con gli altri avere acquisito la capacità di valutare se stesso e la realtà circostante. ABILITA' SPECIFICHE: A conclusione di questa fase l'alunno dovrebbe essere in grado di: utilizzare i concetti di sistema ed ambiente nell'analisi dei fenomeni elaborare dati acquisiti dalla sua conoscenza e dalla sperimentazione formalizzare e generalizzare un concetto e/o una legge adottare una propria strategia di apprendimento progettare un percorso personale di analisi e di sintesi operare in gruppo ed autonomamente costruire ed utilizzare modelli interpretativi da sottoporre a controllo sperimentale. Inoltre l'alunno deve a questo stadio avere acquisito la consapevolezza che le conoscenze e le teorie scientifiche non sono un dato immutabile, ma che esse si sviluppano e cambiano attraverso un percorso storico complesso ed una continua dialettica fra teoria ed esperimento della grande influenza che le conoscenze scientifiche e le tecnologie hanno avuto e hanno sullo sviluppo dell'umanità. In particolare per quanto riguarda la Chimica, l'alunno deve essere guidato a poter comprendere che: le idee, le teorie, i prodotti della chimica hanno esercitato ed esercitano una profonda influenza sullo sviluppo del pensiero, della tecnologia e della esistenza materiale degli uomini le teorie e le operazioni della Chimica costituiscono dei potenti mezzi per poter interpretare i fenomeni e per poter agire sulla materia in modo prevedibile e secondo uno scopo prefissato. I traguardi formativi disciplinari dovrebbero essere almeno i seguenti: costruzione dei concetti di atomo, molecola, ione, elemento, composto costruzione del concetto di trasformazione chimica, con particolare riguardo alle reazioni acido/ base e di ossido-riduzione costruzione di un modello semplice ed essenzialmente qualitativo, della teoria cinetica della materia ( moti molecolari, urti, vibrazioni e rotazioni molecolari) costruzione del concetto di legame chimico su una base elettrostatica costruzione di un modello interpretativo delle reazioni e degli equilibri basato sugli urti fra le molecole costruzione del concetto di periodicità e struttura del sistema periodico costruzione degli elementi fondamentali del linguaggio della chimica: simboli, formule e nomenclatura costruzione dei concetti di spontaneità, reversibilità. Irreversibilità di una trasformazione, su base termodinamica in stretto rapporto con l' insegnamento della fisica e della biologia Occorre sempre sottolineare che le idee e i concetti di cui sopra devono essere sviluppati ad un livello che deve adeguarsi alle capacità cognitive degli studenti, con il fondamentale concorso delle attività sperimentali, senza ricorrere a tecnicismi e a formalismi specialistici e senza pretese di esaustività. I mezzi multimediali devono essere usati non in sostituzione dell'attività di laboratorio, ma a complemento, o quando se ne impone l'uso. Le esercitazioni di laboratorio infatti permettono all'alunno di comprendere i meccanismi di azione, di collegare la conoscenza concettuale ai risultati sperimentali e di verificarla. Un esercizio intellettivo insostituibile per la formazione critica del giovane studente. Annotazioni A conclusione della presentazione di questa proposta di curricolo, desideriamo annotare i seguenti punti che, riteniamo, contribuiscono al processo di rinnovamento del sistema educativo di questo Paese e a migliorarne la qualità. Chiediamo che: l'insegnamento delle discipline Chimica e Fisica da un certo livello di scolarità dell'alunno, sia affidato ai docenti laureati nelle rispettive discipline. A nostro parere ciò è determinante perché l'alunno possa affrontare con cognizione e consapevolezza la sua scelta per il futuro (orientamento). la Chimica e la Fisica entrino a far parte dell'area di equivalenza 3) lo studio della Chimica venga ripristinato, com'è logico che sia, nel biennio equivalente dell'odierno I.P.S.I.A ( da alcuni anni per es.: gli allievi dell'indirizzo ottico, odontotecnico e altri lavorano i materiali non avendo alcuna conoscenza dei concetti della Chimica di base). 4) il monte ore dell'insegnamento di Chimica sia aumentato in tutti gli indirizzi della s.s.s.. Oggi le applicazioni di tale scienza sono vastissime. Non può più essere negletto il settore della Chimica applicata ai materiali, agli alimenti, all'ambiente, ai polimeri, ai componenti microelettronici, etc.. lo studio della Chimica applicata ai materiali e ai prodotti commerciali di largo consumo sia contemplato nel biennio della s.s.s. perchè ogni alunno/cittadino (anche quegli allievi che eventualmente lasciano gli studi ) acquisisca consapevolezza nel loro uso (anche nell'ambito domestico) e vengano così limitati e/o evitati i rischi a cui spesso si va incontro e di cui le statistiche ci informano. che il curricolo abbia carattere nazionale che venga chiarita la denominazione di "liceo tecnico e tecnologico" ai fini della spendibilità del titolo acquisito dagli alunni. Riguardo agli stages che si propongono nei due anni o nell'anno di orientamento della s.s.s., siamo dell'opinione che questi non devono inficiare la formazione culturale dell'alunno, ma arricchirla e comunque dovrebbero essere effettuati con la compresenza del docente nell'impresa. La formazione intellettiva e culturale sarà il bagaglio che accompagnerà il giovane nella sua vita.





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