Az IBST módszer alkalmazásával fejlesztett gyakorlati feladatok Szalay Luca ELTE Kémiai Intézet „A természettudományos közoktatás megújítása az érdi Vörösmarty Mihály Gimnázium koordinálásával” című (TÁMOP / számú) projekt keretében megrendezett szakmai műhelykonferencia,

Tartalom 1.Az IBST fogalma 2.Az IBST előnyei és hátrányai 3.Az IBST elvei alapján tervezett kémiaórák 4.Kipróbálás: vajon tényleg működik-e az IBST? 5.Az IBST feladatsorok szerkesztése 6.Tanácsok az IBST feladatsorok készítéséhez 7.A „Tehetséggondozás a kémiatanítás során” tanfolyam nyomán készült IBST tanulókísérletek 8.Összefoglalás

1. Az IBST fogalma IBST: „Inquiry Based Science Teaching” fogalma: –„inquiry”= kutatás, nyomozás, kérdezősködés, vizsgálat; –IBST ≈ a természettudományos vizsgálati módszerek elvén alapuló tanítás/tanulás; –Lépései: 1.Problémafelvetés (lehetőleg érdekes, aktuális!) 2.Hipotézisalkotás 3.Kísérlet/bizonyítás/vizsgálatok megtervezése (diák!) 4.Kivitelezés, adatgyűjtés 5.Magyarázatkeresés 6.Eredmények közlése és megvitatása („peer review”) 7.Közös következtetések Lényeg: A DIÁK AKTÍV SZEREPBEN! –Fizikai értelemben –Szellemi értelemben

2.a) Az IBST előnyei 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 ↗

2.b) Az IBST 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!

3.a) 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.

3.b) 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

4. 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 ( -ben elküldve a 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 FP7projektben?) Eddig 3 kolléga küldött adatokat, de várom a többi eredményt…

5. Az IBST feladatsorok szerkesztése 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 címe) –Célok (ismeretszerzés és kompetenciafejlesztés is) –Szükséges előzetes ismeretek (sikerélmény miatt fontos!) –Módszertani javaslatok (legyen flexibilisen 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!) –A feladatlapok megoldása (várt válaszok, eredmények) Minta tanulókísérletes feladatlapok közzététele a honlapon.

6. 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 „Tehetséggondozás a kémiatanítás során” c. 3 Géniusz tanfolyam után kidolgozott és szerkesztett feladatlapok a rugalmas felhasználás érdekében Word fájlok formájában vannak az ELTE kémia módszertani honlapon. 59 beküldött fájlból válogatva 13 komplett, gyakorlati, tanulókísérletes feladatsort szerkesztettünk + 2 saját példa

7.a) A „Tehetséggondozás a kémiatanítás során” tanfolyam nyomán készült IBST tanulókísérletek Keverékek, elegyek: Borné Sarok Ágnes, Gajdosné Szabó Márta, Szalay Luca: Hamupipőke és más történetek (Hogyan választható szét a homok+CuSO 4 +S+Fe?) Nagy Mária: Csepp a tengerben (Hogyan határozható meg 1 csepp folyadék térfogata? + Anyagmennyiséggel és elegyösszetétellel kapcsolatos számítások, kitekintés a felületi feszültségre és a felületaktív anyagokra.) Petz Andrea: Porkeverékek tömegszázalékos összetételének meghatásozása (Laborgyakorlat saját kísérlettervezés alapján.) Reakciósebesség : Szakács Erzsébet: „Gyorsulási” verseny vegytan módra (Hogyan csökkenthető, ill. növelhető a Na 2 S 2 O 3 +HCl reakciósebessége? + Konfitálás, és „sous vide”) Lázár Armand: A HCOOH + Br 2 reakciósebességét befolyásoló tényezők tanulmányozása Kémiai és fizikai egyensúlyok: J. Balázs Katalin, Oláh Gábor, Szakmány Csaba: „Változó és változatlan” (Szénsavval kapcsolatos vizsgálatok tanórán, erdei iskolában vagy táborban, az egyensúlyokkal kapcsolatos társasjátékkal színesítve. + Igaz-e, hogy a Mentos+ Cola Light együttes fogyasztása halált okoz? 11

7.b) A „Tehetséggondozás a kémiatanítás során” tanfolyam nyomán készült IBST tanulókísérletek Vízkeménység: Füzesi István, Matula Ilona, Moravcsik Csabáné, Szalay Luca: Az ősi ellenség –Milyen ionok okozák a víz keménységét ? –Mely sók használhatók vízlágyításra? –Hatásosak-e az elektromágneses vízkőmentesítők? (Áltudományos szöveg elemzése.) Fémek reakciókészsége és korrózióvédelme: –Baloghné Pálfy Zsuzsanna, Borbás Réka dr., Magyar Csabáné, Nagy Réka, Dr. Szalay Luca: A korrózió vasfoga –A szomolnoki bányában lejátszódó CuSO 4 +Fe reakció modellezése –Tervezzenek lejátszódó / nem lejátszódó reakciókat a fémek redukáló sora (ált. isk.), ill. az elektródpotenciálok (középisk.) alapján –Passzív és aktív korrózióvédelmi módszerek összehasonlítása –A helyi elemek ismeretében tervezzenek modellkísérletet a katódos fémvédelemre (+Érdekes történetek.) 12

7.c) A „Tehetséggondozás a kémiatanítás során” tanfolyam nyomán készült IBST tanulókísérletek Sav-bázis folyamatok: Balogh Terézia: Ki kicsoda? (Egyszerű azonosítási reakciók a kémhatás vizsgálata és hevítés alepján - ált. isk. + Rovácsné Simon Erika: Hogyan hozható helyre a túl ecetes étel? ) Labancz István: Savak, bázisok, modellek (Az Arrhenius- és a Brønsted- féle sav-bázis elmélet közötti átmenet előkészítése, a modellalkotás fontos szerepe a természettudományokban) Győre Henriette: Kékszilva: a gyümölcs, ami piros, amikor zöld (Sóoldatok hidrolízisének, gyümölcsök, zöldségek stb. kémhatásának vizsgálata saját tervezésű hígítási sor alkotta pH-skála segítségével.) Szerves kémia: Bodó Jánosné: Oxigéntartalmú szerves vegyületek vizsgálata –Oxigéntartalmú funkcióscsoportok kimutatása –Hogyan különböztethető meg a Cola és a Cola Light? Dancsó Éva: Nassolók kémiája (Élelmiszergélek vizsgálata; hogyan működnek a zselésítő anyagok és az alginátos ételek?) 13

8. 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: 1.Minden diákban kialakuljanak a természettudományos műveltség alapjai (felelős állampolgári magatartás és önvédelem a csalók ellen!) 2.Mindenki tisztában legyen a természettudományok jelentőségével, a társadalmi fejlődésben betöltött szerepével 3.Minél több tehetséges diák válassza a természettudományos pályákat.

Ajánlott linkek slations/tabid/370/Default.aspxhttp:// slations/tabid/370/Default.aspx tabid/377/Default.aspxhttp:// tabid/377/Default.aspx

16 KÖSZÖNÖM A MEGTISZTELŐ FIGYELMET!