Tanulói kísérlettervezés a kémiaórákon

1. TERMÉSZETTUDOMÁNY TANÍTÁSA KORSZERŰEN ÉS VONZÓAN Nemzetközi szeminárium magyarul tanító tanárok számára http://termtudtan.extra.hu Tanulói kísérlettervezés a kémiaórákon Szalay Luca ELTE Kémiai Intézet luca@chem.elte.hu 2011. 08. 25.

2. Tartalom • A PISA 2006 tanulságai • Az IBST fogalma • Az IBST előnyei és hátrányai • Az IBST elvei alapján tervezett kémiaórák • Kipróbálás: vajon tényleg működik-e az IBST? • A „Tehetséggondozás a kémiatanítás során” tanfolyam nyomán készült IBST tanulókísérletek • Tanácsok az IBST feladatsorok készítéséhez • Konkrét példák a tanulókísérletek közül • Összefoglalás

3. 1. A PISA 2006 tanulságai A ma oktatása és a jövő társadalma ”PISA 2006” - c. összefoglaló jelentés (Oktatási Hivatal, Budapest, 2007): • Természettudomány eredmény: 504 pont, OECD átlag: 500 • Altesztek eredményei: • Fizikai rendszerek (fizikai és kémiai ism.): +29 pont! (Csak Tajvané, Hongkongé és Finnországé volt jobb!) • Jelenségek természettudományos magyarázata: +14 p. • Természettudományi problémák felismerése: -21 pont(!) • Term.tud.-i megismeréssel kapcsolatos ism.: -12 p. • Term.tud-os bizonyítékok alkalmazása: -7 p. • 2009:Természettudomány terén az eredmény változatlan 2006-hoz képest (503 pont), továbbra is az OECD-átlag (501 pont) szintjén van. (Forrás: http://www.nefmi.gov.hu/miniszterium/2010/hoffmann-rozsa-pisa-2009-vizsgalat, utoljára megtekintve: 2011. jan. 23.)

4. 2. Az IBST fogalma • IBST: „InquiryBased Science Teaching” fogalma: • „inquiry”= kutatás, nyomozás, kérdezősködés, vizsgálat, tudakozódás; • IBST ≈ a természettudományos vizsgálati módszerek elvén alapuló tanítás/tanulás; • Lépései: • Problémafelvetés (lehetőleg érdekes, aktuális!) • Hipotézisalkotás • Kísérlet/bizonyítás/vizsgálatok megtervezése (diák!) • Kivitelezés, adatgyűjtés • Magyarázatkeresés • Eredmények közlése és megvitatása („peerreview”) • Közös következtetések • Lényeg: A DIÁK AKTÍV SZEREPBEN! • Fizikai értelemben • Szellemi értelemben

5. 3. Az IBST előnyei és hátrányai • Előnyök: • MOTIVÁCIÓ↗ • Ismerkedés a természettudományos vizsgálatok folyamatával: • Kritikus véleményalkotás↗ • Bizalom a természettudományok iránt↗ • Más tevékenységek esetében is alkalmazható készségek, képességek, kompetenciák fejlesztése („Transferableskills”): • Az önálló problémamegoldás képessége↗ • Csoportmunka, másokkal való együttműködés és a felelősség megosztásának képessége↗ • A kommunikációs képességek ↗ • Konfliktusfeloldás képessége ↗

6. 3. Az IBST előnyei és hátrányai • Hátrányok: • Sokkal időigényesebb, mint a tanár által közvetlenül irányított módszerek: • Elsajátítható tényanyag mennyisége ↘ (hiányos ismeretek!) • Tudás rendszerezettsége↘ (tévképzetek száma↗) • Sokkal költségesebb, mint a hagyományos, frontális módszer: • Eszközigény↗ • Hatékonyság ↘ (tévutak!) • Problematikus lehet az értékelés, számonkérés! MEGOLDÁSI JAVASLAT: • KOMPLEMENTER viszony az IBST és a többi módszer között! • FOKOZATOSSÁG („irányított IBST”) • FRONTÁLIS ELŐKÉSZÍTÉS ÉS ÖSSZEFOGLALÁS!

7. 4. Az IBST elvei alapján tervezett kémiaórák:„Szeret - nem szeret…?” • Felhasználható: a „hasonló a hasonlóban oldódik” elv induktív módszerrel (tanulókísérleteken keresztül) való bevezetéséhez • Alkotórészei ismertek és használtak: • A jód oldódása vízben és apoláris szerves oldószerekben • 3 fázisú rendszer összeállítása vízből és a víznél nagyobb, ill. kisebb sűrűségű szerves oldószerből • „Újdonságok” az IBST elemeket tartalmazó változatban: • Szabályszerűségek önálló felismerése → - a „lila oldat” sűrűségét az összetevők különböző sűrűsége miatt azok térfogatának aránya befolyásolja - a „lila oldat” (szerves fázis) „természete” az oldhatóság szempontjából ugyanúgy különbözik a víztől, mint a zsíré vagy az olajé • Hipotézisalkotás →megvitatás a csoportban, a tanulókísérletek megtervezése, elvégzése és a következtetések levonása • a „lila oldat” sűrűségének növeléséhez a nagyobb sűrűségű alkotórészből kell hozzá önteni (ill. fordítva) • a két elkülönülő oldat egyesítéséhez mosó- vagy mosogatószer kell .

8. 4. Az IBST elvei alapján tervezett kémiaórák:„A Janus-arcú hidrogén-peroxid” • Felhasználható: a redoxiegyenletek oxidációs számok segítségével történő rendezésének gyakoroltatásához • Alkotórészei ismertek és használtak (ld. „hagyományos” változat): • Redoxireakciók egyenleteinek rendezése • Redoxireakciók végrehajtása tanulókísérletként és értelmezésük az elektronátmenetek alapján • Redoxireakciók egyenletei alapján végzett sztöchiometriai számítások • A hidrogén-peroxid tulajdonságaival, előfordulásával és felhasználásával kapcsolatos érdekességek (közötte: redukáló- és oxidálószer is). • „Újdonságok” az IBST elemeket tartalmazó változatban: • Szabályszerűség önálló felismerése → - ha a hidrogén-peroxid redukál, akkor elemi oxigénné oxidálódik • Hipotézisalkotás →a tanulókísérlet önálló megtervezése, csoporton belüli megvitatása, az eredmények kommunikálásaaz osztály felé: - a keletkező oxigéngáz kimutatása parázsló gyújtópálcával

9. 5. Kipróbálás: vajon tényleg működik-e az IBST? • A „Janus-arcú hidrogén-peroxid” feladatsor esetében az „IBST” és a „hagyományos” módszerekkel tanított csoportokkal végzett munka csak abban térjen el, hogy az „IBST elemeket” tartalmazzák-e a feladatsorok vagy nem (pl. párhuzamos, kb. azonos képességű és beállítódású osztályokban alkalmazva) • Ahhoz, hogy az eredményesség összehasonlítható legyen, mindenkinek az „Értékelés”-benmegadott kérdéseket kell feltenni a dolgozatokban, s azokat azonos módon kell pontozni • A csoportátlagokat össze kell gyűjteni (e-mail-ben elküldve a luca@chem.elte.hu címre) és statisztikusan értékelni kell • A kipróbálás összesített eredményeit nyilvánosságra kell hozni a résztvevők körében és szakmai folyóiratokban • →Magyar adatbázis a „jó gyakorlatokból” • →Nemzetközi adatbázis (pl. SENSE projektben?) kialakítása

10. 6. A „Tehetséggondozás a kémiatanítás során” tanfolyam nyomán készült IBST tanulókísérletek • Új IBST feladatsorok készítése: (akár ismert) tanulókísérletek, ill. problémamegoldó, elemző és számítási feladatok átalakításával • A feladatsorok SZERKEZETE: • Cím (lehetőleg érdekes, motiváló, figyelemfelkeltő) • Szerző (neve, munkahelye és e-mail címe) • Célok (ismeretszerzés és kompetenciafejlesztés is) • Szükséges előzetes ismeretek (sikerélmény miatt fontos!) • Módszertani javaslatok (legyen felxibilisen alkalmazható!) • Időbeosztás (óratervek, házi feladatok) • Előkészítés (pontos instrukciók, balesetvédelemmel együtt) • Értékelés (utalás a formatív értékelésre és az önértékelésre is) • További lehetőségek (néhány ötlet) • Tanulói feladatlapok (csoportonként, többes szám 2. személyben!) • Feladatlapok megoldása (várt válaszok, eredmények) Később (a szerzők engedélyével) minta tanulókísérletek közzététele a http://www.chem.elte.hu/w/modszertani/index.htm honlapon.

11. 7. Tanácsok az IBST feladatsorok készítéséhez • Az IBST lényege: a tanulóknak is kell kísérletet tervezni! • Egységes legyen a szerkezet, hogy ne maradjon ki semmilyen szükséges információ. • Mindig legyen: Kísérlet – Tapasztalat – Magyarázat. • Ha felhasználtunk irodalmat is, akkor szabályos módon meg kell adni annak pontos forrását! • Lehetőség szerint egységes legyen a forma az esztétikum miatt • Többes szám 2. személyben fogalmazzunk, amivel a feladat csoportos elvégzésére szólítjuk fel a diákokat. • A feladatlapok a szerkeszthetőség érdekében Word fájlok formájában lesznek az ELTE kémia módszertani honlapon.

12. 8. Konkrét példák a tanulókísérletek közül • Reakciósebesség (több variációban), pl.: • Szakács Erzsébet: „Gyorsulási” verseny vegytan módra • Lázár Armand: A reakciósebességet befolyásoló tényezők vizsgálata a hangyasav és a bróm reakciójának tanulmányozása alapján • Kémhatás (több variációban), pl.: • GyőreHenriette: Kékszilva: a gyümölcs, ami piros, amikor zöld • Egyensúlyok, ill. gázok oldhatósága (több variációban), pl.: • J. Balázs Katalin és Szakmány Csaba: „Változó és változatlan” – a fizikai és a kémiai egyensúlyok • Bodó Jánosné: Oxigéntartalmú szerves vegyületek vizsgálata • További témák: • Fémek redukáló sora / korrózió • Vízkeménység • Oldatok • Porkeverékek • Exoterm és endoterm folyamatok stb. A „feldolgozás” folyamatban…

13. 9. Összefoglalás • Szükség lenne a kémiatanítás módszereinek átgondolására, óvatos, kiegyensúlyozott és fokozatos újításra (pl. IBST), de mindig vigyázva a jól bevált módszerek és a hagyományok megőrzésére is! • Cél, hogy a közoktatási szakasz végére: • minden diákban kialakuljanak a természettudományos műveltség alapjai (felelős állampolgári magatartás és önvédelem a csalók ellen!) • mindenki tisztában legyen a természettudományok jelentőségével, a társadalmi fejlődésben betöltött szerepével • minél több tehetséges diák válassza a természettudományos pályákat.

14. KÖSZÖNÖM A MEGTISZTELŐ FIGYELMET!