A felsőoktatásba belépő hallgatók tudásszintjének vizsgálata az elmúlt években A 2009. és 2010. kémia mérések Radnóti Katalin ELTE TTK Fizikai Intézet Főiskolai tanár rad8012@helka.iif.hu http://members.iif.hu/rad8012/

Az előadásban érintett témakörök Előzmények Célkitűzések Főbb eredmények A feladatok típusai Néhány feladat megoldottságának elemzése Következtetések, javaslatok

A felsőoktatás problémája Mit várunk el a hallgatóktól? Mit várhatunk el a közoktatástól? Fel kell, hogy készítsen a felsőoktatási tanulmányokra? Az ELTE-n 2006. óta az elsős hallgatók írnak úgynevezett kritérium-dolgozatot a regisztrációs hét elején. Cél: a gyengék és a jók kiválogatása. 40%, illetve 50% alatt kell járni a felzárkóztató foglalkozásra. Az eredményeket elkezdtem kiértékelni, összefüggéseket keresni, és ezekről beszámolni…

Idézet a TTK Dékáni Kollégium 2008 Idézet a TTK Dékáni Kollégium 2008. október 31-i ülésének jegyzőkönyvéből: „Közös vélemény, hogy a résztvevők támogatják közös felmérő dolgozatok íratását a tanulmányaikat kezdő hallgatókkal matematika, fizika és kémia tárgyakból. A dolgozatok legyenek tantárgyanként maximum egy-egy órásak.„ Dr. Pipek János oktatási dékán-helyettes BME TTK

Az országos vizsgálatok célkitűzései és lebonyolításuk 2009 Az országos vizsgálatok célkitűzései és lebonyolításuk 2009. és 2010-ben A vizsgálatok célkitűzései A felsőoktatásba belépő hallgatók milyen tudásszinttel érkeznek, és az megfelelő-e a választott szak követelményeinek? A felvételi pontszám megfelelő információt ad-e a hallgatók tudásáról? Korábbi következtetések ellenőrzése, további empirikus adatokkal való alátámasztása. A vizsgálat kiterjesztése a kémia tudásra különböző szakok esetében. A vizsgálatok lebonyolítása A hallgatók egy 60 perces dolgozatot írtak a regisztrációs hét folyamán . A feladatlap központilag készült . Az intézmények saját maguk szervezték a dolgozatok megíratását és javítását az egységes útmutató alapján. A kollégák az eredményeket egy központilag előkészített Excel táblázatban rögzítették és ezeket küldték vissza feldolgozásra. A résztvevő intézmények Kémia: ELTE, BME, PE, DE, SZTE, PTE 2009-ben (1089 fő írt)– SE, SZI Gödöllő 2010-ben (1581 fő írt) Fizika: ELTE, BME több kara, DE, GDF, NYFMMK, PE több kara, PTE, SZTE, SZE, SZIE (2185 fő írt)

Sok – sok segítő Dr. Király Béla NYME Dr. Homonnay Zoltán ELTE Dr. Róka András ELTE TTK Dr. Szalay Luca ELTE TTK Dr. Rácz Krisztina ELTE TTK Dr. Rózsahegyi Márta ELTE TTK Dr. Nyulászi László BME VBK Király Márton BME VBK MSc hallgató és évfolyamtársai Dr. Tóth Zoltán DE Dr. Hrabák András SE Csörgeiné Dr. Kurin Krisztina ELTE Mészárosné Dr. Bálint Ágnes SZIE Mérőné Dr. Nótás Erika SZIE Dr. Zsély István Gyula ELTE Zsélyné Dr. Ujvári Mária ELTE

Legfontosabb eredmények Felmérőt írt hallgatók száma, és a kérdésenként összesített felmérők eredményei: kémia: 1089 fő 35% 0,88

A 2010-es eredmények

A sajtóban, médiában ez az adat szerepelt csak! O H Az érettségi osztályzatok vizsgatárgyankénti átlagai (középszint) 2011-ben Vizsgatárgy 2001-2003. átl. 2006. 2007. 2008. 2009. 2010. 2011. Magyar nyelv és irodalom 3,40 3,47 3,39 3,63 3,51 3,58 Történelem 3,50 3,72 3,48 3,67 3,59 3,68 3,75 Matematika 3,17 3,32 2,82 2,95 3,07 2,91 2,99 Angol 3,86 3,24 3,69 3,66 3,83 3,61 Német 3,74 3,43 3,65 3,46 3,53 3,23 Fizika 3,21 3,64 3,81 3,84 3,95 Kémia 3,52 3,85 4,09 4,28 4,00 Biológia 3,91 3,45 3,54 Informatika 3,60 3,56 A sajtóban, médiában ez az adat szerepelt csak!

O H Az emelt szintű eredmények megoszlása 2007. - 2008. – 2009. – 2010. – 2011. 3963– 2193 – 1329 – 1026 –1166 8578 – 5630 – 4608 – 5149 – 5987 Történelem Magyar 3668 – 3701 – 4052 – 4510 – 5602 3942 – 2946 – 2357 – 2467 – 2652 Matematika Angol 1812 – 1679 – 1942 – 2031 – 2135 4770 – 3717 – 3419 – 3746 – 3927 Biológia Német

O H Az emelt szintű eredmények megoszlása 2007. - 2008. – 2009. – 2010. – 2011. 1556 – 687 – 638 – 723 – 896 1238 – 680 – 512 – 604 – 711 Kémia Fizika 1204 – 950 – 821 – 795 – 944 560 – 353 – 253 – 218 – 332 Informatika Földrajz

A kémia dolgozat szerkezete A ZH a közreműködő intézmények bevonásával készült. 10 kérdés, illetve feladat: vegyületek képletének leírása, táblázatkitöltés, elektronszerkezet felírása, egyenletírás, hagyományos számításos feladatok, gondolkodtató, probléma típusú kérdések. Mindösszesen 70 pontot lehetett elérni. OFI munkatárs megnézte, 2 iskola kipróbálta.

Hány gramm víz keletkezhet, ha egy 10 g hidrogéngázt és 32 g oxigéngázt tartalmazó gázelegyet meggyújtunk? (Tóth Zoltán feladata, meghatározó reagnes)

- ami csak akkor igaz, ha az anyagok Ez az egyszerűnek látszó feladat éppen a kémiai jellegű gondolkodás lényegét ragadja meg, nevezetesen, hogy képes-e a diák részecskékben, gondolkodni. Rájön-e arra, hogy a hidrogénmolekulákból van jóval több, tehát az lesz feleslegben, annak dacára, hogy kevesebb a hidrogén tömege. De a kémiai reakciók esetében nem a tömeg a lényeges, hanem a részecskék darabszáma, a részecskék találkozása. A Mentor Magazin folyóirat egyik számában olvasható, ahogy egy diákfiú találóan megfogalmazta, hogy „a kémia a sikeres randevúk tudománya”. Fodor Erika tanítványa Azért is érdekes a feladat megoldottságának vizsgálata, mivel itt valószínűleg tetten érhetjük a tömegmegmaradás törvényének helytelen tanításából adódó hibás megoldásokat: egyszerűen összeadják a hidrogéngáz és az oxigéngáz tömegét. - A kémiakönyvek többségében a tömegmegmaradás törvényét valahogy így fogalmazzák meg: „a kémiai reakciókban a kiindulási anyagok tömege megegyezik a termékek tömegével „ - ami csak akkor igaz, ha az anyagok 1) sztöchiometrikus arányban vannak jelen; 2) teljes mértékű az átalakulás.

2002-ben Dubnában (Oroszoroszág) a Flerov Laboratóriumban egy orosz-amerikai közös kutatócsoportnak sikerült előállítani a 118 rendszámú szupernehéz elemet, amelyet Ununoctium-nak neveznek. Nem túl nagy mennyiségben, 2002. tavaszán egyetlen atomot, 2005-ben további két atomot. Az előállítás a következő atommag-reakcióval sikerült:   24998Cf + 4820Ca → 294118Uuo + 3 1n0 Kémiai szempontból milyen lenne az ununoctium, ha sikerülne nagy mennyiségben előállítani? (Milyen lenne a halmazállapota normál nyomáson és hőmérsékleten, milyen lenne a kémiai reakcióképessége, milyen ismert kémiai elemhez lehetne hasonlítani)? Milyen lehet az elektronszerkezete? Indokolja válaszát! (Sükösd Csaba feladata, Szilárd Leó Modern Fizika Verseny 2009.)

Sóoldat készítése: a.) Első lépésben 2-es pH-jú 36,47 g HCl-t tartalmazó sósavat 100-szorosára hígítunk. Mennyi lesz a hígított oldat pH-ja? (pH = 4, térfogata 100 l, mely hígítva 10000 liter) b.) Második lépésben 12-es pH - jú 40 g nátrium-hidroxid-ot tartalmazó oldatot 10-szeresére hígítunk. Mennyi lesz a hígított oldat pH -ja? (pH = 11, mely 100 l, hígítva 1000 liter lesz) c.) Mennyi lesz az oldat pH-ja ha a két oldatot összeöntjük? (pH = 7) d.) Mennyi konyhasó keletkezik? (36,47+40-18=58,47 g) e.) Hány liter sóoldat keletkezett? (11000 liter)

Jellegzetes hibák A részletes elemzéshez 364 fő dolgozatát néztük meg, akik legalább közepesen, vagy esetleg még jobban teljesítettek az átlaghoz képest. Közülük 133 fő ért el 0 pontot és 76 fő a maximális 10 pontot kapta. Vizsgálatunk számára a maradék 189 fő dolgozata az érdekes, akik részpontszámokat szereztek, vagyis valameddig eljutottak a megoldásban, de azt különböző okok miatt nem tudták befejezni. 65 fő, vagyis az egy harmad szépen eljutott addig, hogy ki tudta számítani a keletkező NaCl mennyiségét, hiszen rájött, hogy éppen 1 mol sósavnak kell 1 mol NaOH-val reagálnia, de azt már nem ismerte fel, hogy ekkor a keletkezett oldat semleges kémhatású lesz, vagyis pH = 7. De 7 fő kivételével mindenki tudta, hogy a vizes oldatának semleges a kémhatása a táblázatos feladatnál! Alkalmazásképes tudás hiánya!! - Voltak, akik az a.) rész megoldásáig eljutottak, de a b.) résznél már csak addig, hogy kiszámították a koncentrációt. De arra már nem válaszoltak, hogy az oldat pH-ja hogyan változik, vagyis csökkenni fog. Illetve több esetben írták azt, hogy növekedni fog, vagyis a 11 helyett 13-at adtak meg végeredményként. Ebben a feladatban a pH-skála érdekes volta a fontos. Hiszen a hígítás egyik esetben savas oldatnál növeli, míg a másik esetben csökkenti a számértéket.

A pH-fogalom megértési nehézségei A pH-skála logaritmikus, tízes alapú logaritmust alkalmaz, mely esetben az 1 egységnyi különbség valójában 10-szeres változást jelent, azaz ha 10-szeresére hígítjuk a oldatot, akkor a pH csak egy számjeggyel változik, ha 100-szorosára, akkor két számjeggyel. A hígítás során a pH-értéke a skála közepe irányában változik. Savas oldat hígításakor nő, míg lúgosnál csökken. A pH mértékegység nélküli számérték. A kémiai szemlélet alapját jelenő részecskekép magas szintű alkalmazása, a disszociáció fogalom ismeretén kívül a négy alapműveletnél magasabb szintű matematikai műveletek (logaritmussal történő számítás). az oldatok hígításainak alapvető törvényserűségeit, vagy a disszociáció lényegét egyszerűen nem ismerik. Ez valószínűleg arra vezethető vissza, hogy a poláris és az apoláris oldatokat nem tudják megkülönbözetni. Mindkét rendszer esetében úgy képzelik el, hogy ott van az anyag az oldószer között „csak kicsiben”, és nem tudják elképzelni, hogy a víz és az oldott anyag között egy (elektrosztatikus) speciális kölcsönhatás eredményeképpen, disszociáció alakul ki. A protonátadás mechanizmusa pedig még bonyolultabb.

Következtetések, javaslatok Jogi szabályozás: A jog tipikus emberi alkotás (konstrukció), mely mindig tükrözi az adott társadalom értékrendjét, vagyis korszakfüggő (pl. boszorkányüldözés). De éppen ezért megváltoztatható! Az érettségi vizsga és a tanulmányi versenyek jelentősége. Az a diák, aki rangos tanulmányi versenyen (az NEFMI által meghatározott kritériumok alapján) eredményes, szakirányának megfelelő felsőoktatási helyre mehessen rögtön, pl. kapjon 480 pontot. A szakiránynak megfelelő érettségi vizsga megkövetelése. A felvételi pontszámok szakspecifikus számítása. A vizsgálat hatásai: MTA, sajtó, Rektori Konferencia foglalkozott a kérdéssel 2013-ban kötelező emelt érettségi a felvételihez.

A közoktatásról 3 féle gyerekcsoport igényei kell kielégíteni: felvételizők, nem felvételizők, de fontos segédtudomány, „csak” állampolgári szükségletek. OKNT javaslat: - humán, általános és reál osztályok létrehozása - tantervek elkészültek, 2 féle ?????

Néhány általános megállapítás 1.) Akik nem tanultak fizikát a 12. évfolyamon, kémiát a 11. és 12. évfolyamon, sokat felejtettek. 2.) Ahol a fizika, kémia „segédtudományként” szerepel a hallgatók már a középiskolás koruk alatt teljesen elhanyagolták. 3.) Csökkent a fizika, kémia óraszáma a közoktatásban, ezáltal a tantárgy megbecsültsége is. Ugyanakkor a tananyag mennyisége gyakorlatilag változatlan maradt. 4.) A tanárképzés válsága, különösen az általános iskolák számára. Ez a kémiát a 8. évf. szervetlen kémia miatt különösen érzékenyen érinti.

A témából megjelent publikációk Radnóti Katalin (2009): A fizika- és a kémiatanítás eredményessége. Nukleáris Technikai Szimpózium. Magyar Nukleáris Társaság. Budapest. 38. oldal Dr. Tóth Zoltán – Dr. Radnóti Katalin (2009): Elsőéves BSc-hallgatók sikeressége egy meghatározó reagenssel kapcsolatos számítási feladat megoldásában. Középiskolai Kémiai Lapok. XXXVI. 2009/5. szám 375-390. oldalak Radnóti Katalin (2010): Elsőéves fizika BSc-s és mérnökhallgatók fizikatudása. A Fizika Tanítása. MOZAIK Oktatási Stúdió. Szeged. XVIII. Évfolyam 1. szám 8-16. oldalak Radnóti Katalin (2010): Elsőéves hallgatók kémiatudása . A Kémia Tanítása. MOZAIK Oktatási Stúdió. Szeged. XVIII. Évfolyam 1. szám 13-24. oldalak Radnóti Katalin (2010): A fizika- és kémiatanítás eredményessége. Nukleon. III. évfolyam 1. szám Radnóti Katalin (2010): Felmérés az elsőéves hallgatók kémiatudásáról. Első rész. Magyar Kémikusok Lapja. LXV. évfolyam. 5. szám. 158-162. oldalak Radnóti Katalin (2010): A fizika tanításával kapcsolatos hiánypótló kutatási témák. Szakmódszertani kutatások a természettudományos, illetve a matematika és az informatika tantárgyakhoz kapcsolódóan konferencia kötete. Szegedi Tudományegyetem. 7-8. oldalak Radnóti Katalin (2010): Felmérés az elsőéves hallgatók kémiatudásáról. Második rész. Magyar Kémikusok Lapja. LXV. évfolyam. 6. szám. 192-195. oldalak Király Béla – Radnóti Katalin (2010): Érdemes-e tanulmányi versenyre készülni? Kémiai Panoráma. I. évfolyam 3. szám. 58. oldal Radnóti Katalin (2010): A fizikai fogalmak alakulása. Fizikai Szemle. LX. évfolyam. 7-8. szám. 255-260. oldalak

Köszönöm a figyelmet! rad8012@helka.iif.hu http://members.iif.hu/rad8012/