Tanulói kísérlettervezés a kémiaórákon 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.

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

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.)

2. Az IBST fogalma IBST: „Inquiry Based 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 („peer review”) Közös következtetések Lényeg: A DIÁK AKTÍV SZEREPBEN! Fizikai értelemben Szellemi értelemben

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 („Transferable skills”): Az önálló problémamegoldás képessége↗ Csoportmunka, másokkal való együttműködés és a felelősség megosztásának képessége↗ A kommunikációs képességek ↗ Konfliktusfeloldás képessége ↗

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!

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 .

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 kommunikálása az osztály felé: - a keletkező oxigéngáz kimutatása parázsló gyújtópálcával

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”-ben megadott 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

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.

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.

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.: Győre Henriette: 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…

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.

KÖSZÖNÖM A MEGTISZTELŐ FIGYELMET!