Szakács Erzsébet: Tanulókísérletek a dolgozatban

Szakács Erzsébet

Szentendrei Református Gimnázium

Ha egy szaktanár az új pedagógiai módszereket a kémiaórák szempontjából gondolja át, akkor megállapíthatja, hogy a tanulókísérletek, amelyek évtizedek óta részei a napi munkának, ma is korszerűek, mivel a kooperatív technikák alkalmazása, a diákok bevonása a tanítási-tanulási folyamatba, a tevékenységközpontú oktatás mind megjelenhet bennük. Hiszen tanulókísérletet a legjobban felszerelt iskolákban sem egyesével, hanem párban vagy kisebb csoportokban végeznek a diákok, de mindannyian részt vesznek a megfigyelésben és a magyarázat megfogalmazásában. Ma már elterjedtek az egyszerű eszközökkel és kevés vegyszerrel végezhető kísérletek (pl. Bárány, 2009), így szinte minden órára juthat belőlük egy-kettő.

Azonban a korszerű pedagógiai módszerekről tartott továbbképzéseken az értékelésről csak a legritkább esetben tesznek említést. Osztályozni továbbra is hagyományos feleletek és dolgozatok alapján szoktunk. Órákon sok csoportmunka és gyakorlati tevékenység – a számonkérésben pedig csak egyéni munka és elméleti tudás? A leggyakrabban ez az ellentmondás jellemzi a kémiatanítást. Ennek a feloldására, a tanulókísérlet és a dolgozat összeegyeztetésére teszünk javaslatot a gimnázium 9. osztályában.

Az 1. táblázatban a mi iskolánk 60 fős 9. osztályos tananyagot tanuló évfolyamának kémiával kapcsolatos terveit és a tantárgyhoz való viszonyulását látjuk (1-5-ig osztályozták a kijelentéseket és ezt átlagoltuk).  Ez jól mutatja, hogy szükség van az érettségire való felkészítésre, de azok vannak többen, akik csak a mindennapok szempontjából tartják fontosnak a kémiát, de ott valóban szükségét érzik. A tantárgy elutasítása hasonló mértékű, mint a szélesebb körű felmérésekben, ezért a motivációra és a hasznosság érzésére még nagyobb súlyt kell fektetnünk, bár az órák érdekességére adott 3,85 azt mutatja, hogy jó úton járunk.

A továbbtanuláshoz szükségem van a kémiára 3,00
Az életben szükségem van a kémiára 4,08
Szeretem a kémiát 3,08
A kémiaórák érdekesek 3,85
Szeretem a kémiaórákat 3,33

1. táblázat A tanulók attitűdvizsgálata

Munkamódszer

Az órákon csoportmunkában a kémia szaktanterem adottságainak megfelelően 3 tanuló dolgozik együtt. Egy munkalapot és egy készletnyi eszközt kapnak. Az együtt elvégzett munka után a kitöltött feladatlapot három névvel ellátva adják be és az egy csoportban dolgozók ugyanolyan pontszámot kapnak rá.  Ezt a legközelebbi dolgozat részének tekintjük. A dolgozatot természetesen egyénileg írják meg a diákok és az a szokásos, zömében elméleti tananyagot tartalmazza. A csoportmunka során hiányzó tanulók csak a dolgozatuk alapján kapnak jegyet, ezért mindig két skála készül a pontok jegyre való átszámításához. Ez arra is lehetőséget ad, hogy megfigyelhessük, kinek rontott vagy javított az egyéni munkáján a közösen végzett feladat.

Példaként háromféle csoportmunkához való feladatlapot mutatunk be: egy hagyományos tanulókísérletét a reakciósebesség tanulmányozására, egy esettanulmányét és egy pH méréssel és oldatazonosítással kapcsolatosat. A munka során a diákok használhatják a könyvüket, a füzetüket és a függvénytáblázatot. Minden feladatlap tartalmaz játékos vagy kreatív gondolkodást igénylő feladatot is.

A reakciósebesség vizsgálatát egész órás tanulókísérletben végeztük. Igyekeztünk egyszerű reakciókat választani kevés és nem túl veszélyes vegyszerrel. Az a tapasztalatunk, hogy a diákok szeretnek a cseppreakciók mellett kémcsöveket és más hagyományosan kémiai eszközöket is használni, ezek váltogatása is hozzájárul a változatossághoz. Általában a kísérlettervezés nehezebben megy, mint egy kísérlet elvégzése recept alapján.

Az önmelegítő kávéspohárról szóló esettanulmány feldolgozását segíthetjük azzal, ha kézbe is foghatják a diákok a poharat, vagy legalább képen látják. Az esettanulmányokban könnyű megvalósítani a kémia és a hétköznapok összekapcsolását (B. Németh, 1998) és környezeti vonatkozásokra is felhívhatjuk a figyelmet. Ez egyaránt hasznos a kémiából érettségizőknek és a tantárgy iránt nem túlzottan érdeklődőknek is. Ugyanakkor mivel nem igényel nagy előkészületet és utómunkálatot, nem szükséges egy ilyen rövid esettanulmányra egy egész órát szánni. Több csoport is volt, akik kreatívan felelevenítették az oldáshőről tanultakat és pétisót javasoltak a vízhez adni a jegeskávé hűtéséhez.

A sav-bázis tanulókísérlet az Út a tudományhoz projektünkből megmaradt pH-papírok felhasználására készült. A sokféle mérési tartományú és eltérő pontosságú tesztpapírnak köszönhetően a diákoktól komoly tervezést igényel a kémcsövek azonosítása és az oldatok pH-jának meghatározása egytizedes pontossággal, ha cél a minél takarékosabb mérés is. Speciális pH-papírok híján az oldatok fajtájának és koncentrációjának célszerű megválasztásával egyetlen univerzális indikátorral is egyszerűen elvégezhető a feladat. A játékos elem itt a káposztalé-indikátorral kialakítható minél több szín kikísérletezése.

Tapasztalatok

Az 2. táblázat az évfolyam eredményeit összegzi. A maximális pontszámokból látható, hogy most a csoportban elérhető pont kevesebb, mint a fele volt a dolgozaténak. A két rész aránya természetesen nem állandó, hanem függ az osztálytól, a tananyagrésztől és sok más aktuális kondíciótól. Ebben a két dolgozatban a csoportmunka az átlagot nézve kicsit javított az eredményen. Azonban az átlag nem mutatja azt, hogy az első dolgozat esetében alig néhány diák volt, akinek ez változtatott a jegyén, míg a második dolgozatnál 12 javítás és 7 rontás lett volna, de a diákokkal abban állapodtunk meg, hogy a csoportmunka ne rontson az egyéni eredményen. Ilyenkor a dolgozat jegyét írtuk be. Ebben a kérdésben is vannak alternatívák. Amikor a diákok és a szülők megszokják a csoportmunka egyéni értékelését, már bátrabbak lehetünk az osztályozással.

A fentiek alapján azt mondhatjuk, hogy a tanulókísérletre és más csoportosan elvégzett feladatra kapott pontszám nem módosítja lényegesen az egyéni teljesítményt, ezért nem kell tartanunk attól, hogy meg nem érdemelt jegyeket adunk a tanítványainknak. Ugyanakkor lehetőség lesz arra, hogy az órákon gyakran végzett gyakorlati munka is része legyen a számonkérésnek.

Maximális pontszám Átlag %
1. dolgozat 56 57,4
önmelegítős pohár 10 67,0
reakciósebesség 14 57,1
összesen 80 58,6
2. dolgozat 45 56,4
pH 24 68,6
összesen 69 60,6

2. táblázat: A tanulók eredményei

A diákok a módszerünket is értékelték a hagyományos érdemjegyekkel. Ezek átlagát tartalmazza a 3. táblázat. A 4,4 feletti átlagokból látszik, hogy érdemes a csoportmunkában végzett tanulókísérletet beiktatnunk az órákba, mert jelentős motiváló erővel bír a tantárgy iránt kevéssé érdeklődőknél is. Az érettségizőknek pedig nélkülözhetetlen a szóbelihez és az írásbeli kísérletelemző feladattípusához. Ki kell használnunk ezt a lehetőséget, mert nehéz a két csoport igényeinek egyszerre megfelelni (Fernengel, 2002). A tanulókísérletekhez különböző nehézségűre készített feladatlapokkal a differenciálásra is lehetőség nyílik. Felmérésünk azt mutatja, hogy a nehéznek tartott feladatlapok sem veszik el a diákok kedvét a módszertől és nemcsak a jobb érdemjegy megszerzése motiválja őket a munkában, hanem maga a feladat is.

A kémiaórák érdekesek 3,85
Szeretem a kémiaórákat 3,33
Szeretem a tanulókísérleteket 4,46
A tanulókísérletek feladatlapja könnyű 2,75
A tanulókísérlet javított a jegyemen 3,80
Szeretek csapatban dolgozni 4,48
Könnyebb csapatban dolgozni, mint egyedül 4,44

3. táblázat A tanulók véleménye a módszerről

Mindezek alapján továbbgondolásra érdemesnek látjuk a módszert. Ami a feladattípusok bővítésével, a tapasztalatok alapján átdolgozott feladatlapokkal és további ötletekkel a jelenlegi és a későbbi (kisiskolás kortól a kooperatív technikákhoz szoktatott) gimnazisták számára egyaránt alkalmas lehet a kémia tantárgy iránti motivációra és az eredményesebb tanulásra is.

Irodalom:

·         Arányiné Haman Ágnes: Kooperatív tanulási és tanítási technikák alkalmazása a kémiaoktatásban. Flaccus Kiadó Budapest, 2004

·         Bárány Zsolt Béla: Csempe- és félmikro kísérletek laboratóriumi gyakorlatokon 1-5. sorozat  A kémia tanítása 2009. és 2010. évi számaiban

B. Németh Mária (1998): Iskolai és hasznosítható tudás: a természettudományos ismeretek alkalmazása. In: Az iskolai tudás (Csapó Benő szerk.) Osiris Kiadó, Budapest

·         Csapó Benő: Tudás és iskola. Műszaki Könyvkiadó Budapest, 2004

·         Fernengel András (2002): A kémia tantárgy helyzete és fejlesztési feladatai (Új pedagógiai szemle) http://www.oki.hu/oldal.php?tipus=cikk&kod=tantargyak-Fernengel-Kemia

Melléklet: 3 feladatlap

Tanulókísérlet a reakciósebesség tanulmányozására

1. A koncentráció hatása a kémiai reakcióra

Szükséges eszközök:

sötét színű csempe, műanyagfecskendő, cseppentők

Szükséges anyagok:

Sósavoldat és nátrium-tioszulfát-oldat

A kísérlet menete:

Az A, B, C jelű cseppentőkből egy-egy csepp nátrium-tioszulfát-oldatot cseppentsen a csempére egymás mellé úgy, hogy a cseppek ne folyjanak össze! A fecskendőből minden csepphez adjon egy-egy csepp sósavoldatot gyorsan egymás után, hogy közel egy időben induljon meg mindhárom reakció! Figyelje meg a változást! Melyik jelű cseppentő tartalmazta a legtöményebb és a leghígabb oldatot? Miért?

Segítség a magyarázathoz

A nátrium-tioszulfát-oldat a sósavval kénkiválás közben reagál. A vízben nem oldódó, finom eloszlású kén okozza az oldat opálosodását, zavarosodását majd besárgulását.

A következő, rendezendő(!) egyenlet írja le a reakciót:

Na2S2O3 +    HCl =     NaCl +    H2O +    S +    SO2

2. A katalizátor hatása a kémiai reakcióra

A kémcsőállványban az egyik kémcső barnakőport, a másik hidrogén-peroxid-oldatot tartalmaz. A hidrogén-peroxid bomlékony vegyület, a következő, rendezendő(!) egyenlet írja le a reakciót:

H2O2 =    H2O +   O2

Vizsgálja meg a folyadékot a kémcsőben? Mit tapasztal? Mi ennek az oka?

Öntse össze a két kémcső tartalmát (folyadékot a porhoz)! Mit tapasztal? Adjon magyarázatot a változásra (segítség: a barnakőpor nem reagál a hidrogén-peroxiddal!)! Hogyan tudná kimutatni, hogy milyen anyag keletkezik?

3. Mitől függ még a reakciósebesség?

Tervezzen egy kísérletet, amivel bemutathatna további lehetősége(ke)t a reakciósebesség növelésére!

Tanulókísérlet a sav-bázis reakciók köréből

  1. A számozott kémcsövekben 0,1 mol/dm3 koncentrációjú NaOH-oldat, ismeretlen töménységű szódabikarbóna és konyhasó vizes oldata és ecetsavoldat van. A lehető legkevesebb fajta pH papír segítségével állapítsa meg a pontos pH-jukat!
Oldat fajtája pH-papírok száma és fajtái Kémcső sorszáma
NaOH
NaHCO3
NaCl
ecetsav

Magyarázat:

  1. A műanyag üdítős kupakokban különböző koncentrációjú savak és lúgok vannak. A lila színű lap káposztalébe mártogatott papír. Igyekezzen minél több színt előhozni!

A létrehozott színek száma:

Önmelegítő pohár

Ez az újdonság az élelmiszer bolt polcán úgy néz ki, mint egy egyszerű műanyag joghurtos doboz. Közelebbről megvizsgálva azonban feltűnik néhány érdekesség.

A használati utasítás ezt írja: A poharat kibontás előtt talpával felfelé tegyük le az asztalra! Nyomjuk be az alját az ujjunkkal, majd rázogassuk! 40 másodperc alatt felmelegszik a benne lévő ital, ekkor a fóliát bontsuk fel és máris fogyasztható a forró csokoládénk/kávénk.

Valóban így történik. Ahogy benyomjuk a pohár alját, rögtön érezhető a melegedés. Érthetővé válik, hogy az oldalán az áttetsző, de vastag műanyag borítás azért van, hogy ne égesse meg a kezünket a pohár. A fóliát kibontva rögtön feltűnik, hogy a kívülről 150-200 cm3-esnek látszó pohárban csak 50 cm3-nyi kicsi helyen van ital. Vizsgáljuk meg, hogy hogyan is működik ez a kis önmelegítő berendezés!

A pohár egy duplafalú edény. A belső kicsi részben a melegítendő ital van, a pohár nagyobb, külső fele is két, egymástól alufóliával elválasztott térrészből áll. Az alsóba vizet tesznek, a felsőbe égetett meszet. Az ezek közötti fóliát lyukasztjuk ki a pohár talpán levő tüskével, amikor megnyomjuk a pohár talpát. A két anyag reakciójakor fejlődő hő melegíti fel az italunkat, ami természetesen semmiképpen sem érintkezhet a reakciótérrel.

Ezzel az egyszerű eljárással készételek, italok melegíthetők fel bárhol, bármikor nagyon kényelmesen. Először a hadsereg számára készítettek ilyen konzerveket, de ma már mindenki számára elérhetőek.

A Reader’s Digest nyomán

Válaszoljon a következő kérdésekre a szöveg tartalma, illetve a kémiában tanultak alapján!

  1. Írja fel annak a kémiai reakciónak az egyenletét, amelynek segítségével felmelegszik a pohár tartalma! Ez a reakció fontos ipari folyamat is. Ott mi a célja?
  2. A függvénytáblázatból kikeresett képződéshők alapján számítsa ki a reakció reakcióhőjét!
  3. Nevezze és fogalmazza meg azt a tételt, ami lehetővé teszi a reakcióhő kiszámítását a képződéshőkből!
  4. Mit tenne a víz mellé a másik rekeszbe, ha az ital (pl. jeges kávé) hűtését kellene biztosítani a talp benyomásával? Miért?
  5. Környezetvédelmi szempontból hogyan értékeli ezt az eszközt? Válaszát indokolja!

Comments are closed.