A közoktatási kémia és fizika tananyagok közötti kapcsolatok Szalay Luca ELTE Kémiai Intézet luca@chem.elte.hu

Tartalom Az új kerettantervi óraszámok Az általános tagozat „B” változatának tananyaga kémiából A reáltagozat emelt óraszámú tananyaga kémiából A fizika és a kémia témakörei korcsoportonként és képzési formánként Kapcsolatok a fizika és a kémia tananyag között Komplex természettudományos feladatok, integrált projektek

1. Az új kerettantervi óraszámok a) alap óraszámok FIZIKA KÉMIA Évfolyam Heti óraszám 7. 1,5 (1) 8. 1,5 (2) 9. 2 10. 11. 12.

1. Az új kerettantervi óraszámaok b) emelt óraszámok FIZIKA KÉMIA Évfolyam Heti óraszám 7. 1,5 (1) 8. 1,5 (2) 9. 3 2 10. 11. 12.

2. a) Általános tagozat – Alapelvek NAT kompatibilitás (kevés óra ↔ NAT tartalom sok!) A fogalmak és összefüggések logikus rendszere Cél: kémiai alapműveltség Eszközök: A természettudományos gondolkodás elemei (pl. megfigyelés, rendszerezés, modell- és hipotézisalkotás, kontrollvizsgálat, következtetések közzététele és megvitatása) Sok kísérlet (tanári, tanulói, ill. részben a tanulók által tervezett) Tudománytörténet Módszertani ajánlások (változatosság!) Szabadság a tankönyvírónak

2. b) Általános tagozat – A tananyag elrendezése Moduláris felépítés: 6 évf. gim. = ált. isk. + 4 évf. gim. 7-8. évfolyam azonos a reál tagozatéval (mivel sajnos az óraszám is azonos) 9-10. évfolyam: A szervetlen kémia NEM maradhat ki Az atomszerkezetben kevesebb absztrakt fogalom Csökkentett tananyag (cél a hétköznapokban, ill. a felnőtt életben való használhatóság, az informácókeresés- és feldolgozás tanítása) Általános – szervetlen – szerves kémia

2. c) Általános tagozat: 7-8. évfolyam Részecskeszemlélet (golyómodell), Periódusos rendszer (Bohr-modell alapján) Oktett-szabály (kémiai kötések: ionos, kovalens, fémes) Anyagmennyiség van, de oldatösszetétel csak %! Kémiai reakciók Sav-bázis (csak a disszociáció elmélete alapján) Redoxi (csak oxigénátmenet alapján) Anyagismeret az előfordulás helye szerint: Élelmiszerek (egészséges életmód) Kémia a természetben (fenntarthatóság) Kémia az iparban (a vegyipar haszna) Kémia a háztartásban (balesetvédelem)

2. d) Általános tagozat: Általános kémia Kvantummechanika csak érintőlegesen, ill. a módszertani ajánlások között Periódusos rendszer (Bohr-modell alapján) Elektronegativitás (kötések fajtái – kötéspolaritás – molekulapolaritás – makroszkopikus tulajdonságok halmazokban, pl. oldhatóság) Anyagi rendszerek (fázisok és komponensek) Kémiai reakciók Sav-bázis (protonátmenet alapján, gyenge sav/bázis) Redoxi (elektronátmenet alapján, oxidációs szám van) Elektrokémia

2. e) Általános tagozat: Szervetlen kémia A periódusos rendszer csoportjai szerint haladva (hidrogén – nemesgázok – nemfémek – fémek) Szerkezet – tulajdonságok összefüggései Szempontok: Atom-, molekula- és halmazszerkezet Fizikai és kémiai tulajdonságok Előfordulás Előállítás Felhasználás Sok érdekesség a módszertani ajánlások között

2. f) Általános tagozat: Szerves kémia Nevezéktan, képletek, izomériák Szerkezet – tulajdonságok összefüggései A legfontosabb képviselőkre koncentrál Felépítés Szénhidrogének és halogénezett származékaik Oxigéntartalmú szerves vegyületek Nitrogéntartalmú szerves vegyületek Az élet molekulái Sok érdekesség a módszertani ajánlások között

3. a) Reáltagozat - Alapelvek 7-8. évfolyam: azonos az általános tagozatéval 9-12. évfolyam: nagyobb óraszám → elmélyültebb tudás Összegezés a 12. évfolyamon Alapok az emelt szintű érettségire a szakirányú továbbtanuláshoz Sok kísérlet Sok érdekesség a módszertani ajánlások között

3. b) Reál tagozat – A tananyag elrendezése 7-8. évf.: azonos az általános tagozattal 9. évf. : Általános kémia: több absztrakt fogalom (pl. atom- és molekulapálya) nincs elektrokémia 10. évf. : Szerves kémia (bővebb, mint az általános) 11. évf.: Szervetlen kémia (elektrokémiával kezd!) 12. évf.: Összegzés, kitekintés Pályaorientáció (a kémikusok munkája) Felkészülés az érettségire: elvégzendő kísérletek számolási feladatok.

4. a) A 7-8. évfolyamok témakörei („B” változatok) FIZIKA KÉMIA 1. Természettudományos vizsgálati módszerek (6 óra) 1. A kémia tárgya, kémiai kísérletek (4 óra) 2. Optika, csillagászat (14 óra) 2. Részecskék, halmazok, változások, keverékek (16 óra) 3. Hőtan (14 óra) 3. A részecskék szerkezete és tulajdonságai, vegyülettípusok (12 óra) 4. Mozgások (16 óra) 4. A kémiai reakciók típusai (14 óra) 5. Energia (9 óra) 5. Élelmiszerek és az egészséges életmód (13 óra) 6. Nyomás (14 óra) 6. Kémia a természetben (12 óra) 7. Elektromosság, mágnesség (12 óra) 7. Kémia az iparban (12 óra) 8. Kémia a háztartásban (14 óra)

4. b) A 9-10. évfolyamok témakörei („B”) FIZIKA KÉMIA 1. Minden mozog, a mozgás relatív – a mozgástan elemei (18 óra) A kémia és az atomok világa (5 óra) 2. Okok és okozatok (Arisztotelésztől Newtonig) ‑ A newtoni mechanika elemei (24 óra) 2. Kémiai kötések és kölcsönhatások halmazokban (8 óra) 3. Erőfeszítés és hasznosság Munka – Energia – Teljesítmény (7 óra) 3. Anyagi rendszerek (8 óra) 4. Folyadékok és gázok mechanikája (8 óra) 4. Kémiai reakciók és reakciótípusok (15 óra) 5. Közel- és távolhatás – Elektromos töltés és erőtér (7 óra) 5. Elektrokémia (6 óra) 6. A mozgó töltések – az egyenáram (14 óra) 6. A hidrogén, a nemesgázok, a halogének és vegyületeik (7 óra)

A 9-10. évfolyamok témakörei („B” folytatás) FIZIKA KÉMIA 7. Hőhatások és állapotváltozások – hőtani alapjelenségek, gáztörvények (8 óra) 7. Az oxigéncsoport és elemeinek vegyületei (10 óra) 8. Részecskék rendezett és rendezetlen mozgása – A molekuláris hőelmélet elemei (4 óra) 8. A nitrogéncsoport és elemei vegyületei (6 óra) 9. Energia, hő és munka – a hőtan főtételei (15 óra) 9. A széncsoport és elemei szervetlen vegyületei (6 óra) 10. Hőfelvétel hőmérsékletváltozás nélkül – halmazállapot-változások (5 óra) 10. A fémek és vegyületeik (10 óra) 11. Mindennapok hőtana (4 óra) 11. A szénhidrogének és halogénezett származékaik (19 óra) 12. Az oxigéntartalmú szerves vegyületek (20 óra) 13. A nitrogéntartalmú szerves vegyületek (10 óra)

4. c) A 11. évfolyam témakörei („B” változat) FIZIKA KÉMIA 1. Mechanikai rezgések, hullámok (11 óra) - 2. Mágnesség és elektromosság – Elektromágneses indukció, váltóáramú hálózatok (11 óra) 3. Rádió, televízió, mobiltelefon – Elektromágneses rezgések, hullámok (4 óra) 4. Hullám- és sugároptika (11 óra) 5. Az atomok szerkezete (6 óra) 6. Az atommag is részekre bontható – a magfizika elemei (6 óra) 7. Csillagászat és asztrofizika elemei (8 óra)

4. d) A 9-10. évfolyamok témakörei („emelt”) FIZIKA KÉMIA 1. Alapozó mérési gyakorlatok (8 óra) 1. Az atomok szerkezete és a periódusos rendszer (11 óra) 2. Mozgástan (16 óra) 2. Kémiai kötések és kölcsönhatások halmazokban (11 óra) 3. Pontszerű testek és pontrendszerek dinamikája (23 óra) 3. Anyagi rendszerek (16 óra) 4. Testek egyensúlya – statika (6 óra) 4. A kémiai reakciók általános jellemzése (9 óra) 5. Mechanikai munka, energia (8 óra) 5. Sav-bázis folyamatok (10 óra) 6. Az égi és földi mechanika egysége (6 óra) 6. Redoxireakciók (8 óra) 7. Folyadékok és gázok mechanikája (13 óra) 7. Bevezetés: A szerves kémia tárgya (4 óra) 8. Elektrosztatika (11 óra) 8. Szénhidrogének és halogénezett származékaik (25 óra) 9. Egyenáram (18 óra) 9. Oxigéntartalmú szerves vegyületek (35 óra)

A 9-10. évfolyamok témakörei (emelt folyt.) FIZIKA KÉMIA 10. Hőtani alapok (3 óra) 10. Szénhidrátok (13 óra) 11. Gázok makroszkopikus vizsgálata (9 óra) 11. Aminok, amidok és nitrogéntartalmú heterociklusos vegyületek (10 óra) 12. Kinetikus gázmodell (7 óra) 12. Aminosavak és fehérjék (7 óra) 13. A termodinamika főtételei (17 óra) 13. Nukleotidok és nukleinsavak (3 óra) 14. Halmazállapotok, halmazállapot-változások ( 8 óra) 14. Szerves kémiai számítások (20 óra, de beleépítve az egyes témakörök időkeretébe) 15. Hőterjedés (4 óra) 16. Mindennapok hőtana (5 óra) 17. Tematikus évi mérési gyakorlatok (8 óra)

4. e) A 11-12. évfolyamok témakörei („emelt”) FIZIKA KÉMIA 1. Mechanikai rezgések (12 óra) 1. Elektrokémia (20 óra) 2. Mechanikai hullámok, hangtan (15 óra) 2. Szervetlen kémiai bevezető (4 óra) 3. Elektromágneses indukció, váltóáram (14 óra) 3. Nemesgázok (4 óra) 4. Elektromágneses rezgés, elektromágneses hullám (10 óra) 4. Hidrogén (4 óra) 5. Hullám- és sugároptika (12 óra) 5. Halogének (8 óra) 6. Atomfizika I. – héjfizika (12 óra) 6. Az oxigéncsoport (12 óra) 7. Kondenzált anyagok szerkezete és fizikai tulajdonságai (6 óra) 7. Nitrogéncsoport (12 óra) 8. Atomfizika II. – magfizika (15 óra) 8. Széncsoport (8 óra) 9. Mechanikai kiegészítések: merev testek mechanikája (15 óra) 9. A fémek általános jellemzése (3 óra) 10. Csillagászat és asztrofizika (14 óra) 10. Az s-mező fémei (6 óra)

A 11-12. évfolyamok témakörei (emelt folyt.) FIZIKA KÉMIA 11. Környezetfizika (6 óra) 11. A p-mező fémei ( 4 óra) 12. Fizika és a társadalom (5 óra) 12. A d-mező fémei (12 óra) 13. Tematikus évi mérési gyakorlatok (8 óra) 13. Szervetlen kémiai számítások (20 óra, de beleépítve az egyes témakörök időkeretébe) 14. Rendszerező ismétlés (15 óra) 14. Kémia körülöttünk és bennünk (4 óra) 15. A kémia hatása az emberi civilizáció fejlődésére (10 óra) 16. A kémia előtt álló nagy kihívások (24 óra) 17. Az érettségi követelmények által előírt kísérletek gyakorlása (20 óra) 18. Az érettségi követelmények által előírt számítási feladatok gyakorlása (20 óra)

5. a) Kapcsolatok a fizika és a kémia tananyag között ? Kapcsolódási pontok Egymásra épülések Átfedések

5. a) A 7-8. évfolyamok témakörei („B” változatok) FIZIKA KÉMIA 1. Természettudományos vizsgálati módszerek (6 óra) 1. A kémia tárgya, kémiai kísérletek (4 óra) 2. Optika, csillagászat (14 óra) 2. Részecskék, halmazok, változások, keverékek (16 óra) 3. Hőtan (14 óra) 3. A részecskék szerkezete és tulajdonságai, vegyülettípusok (12 óra) 4. Mozgások (16 óra) 4. A kémiai reakciók típusai (14 óra) 5. Energia (9 óra) 5. Élelmiszerek és az egészséges életmód (13 óra) 6. Nyomás (14 óra) 6. Kémia a természetben (12 óra) 7. Elektromosság, mágnesség (12 óra) 7. Kémia az iparban (12 óra) 8. Kémia a háztartásban (14 óra)

5. b) Kapcsolatok a fizika és a kémia tananyag között - konklúzió Keressük meg a kapcsolódási pontokat! Valósítsuk meg az egymásra épüléseket! Lehetőleg kerüljük a teljes átfedéseket!

6. a) Komplex természettudományos feladatok 1 6. a) Komplex természettudományos feladatok 1. Rákóczi Melinda szakdolgozata (ELTE, 2010) Problémafelvetés (hétköznapi, érdekes téma): Hogyan működnek az önmelegítős/önhűtős italok? Motiváció (akkor működött): http://www.caldocaldo.it/index.html Cél: az oldódás energiaviszonyaival kapcsolatos ismeretek gyakorlása és képességfejlesztés. A fokozatosság és az „egyensúly” jegyében: Nagyon egyszerű modellkísérlet, de meg is kell tervezni! Hagyományos, elméleti tudást igénylő feladatok szerepe. Feladatlap A kísérlet és az elméleti vonatkozások egyensúlya. Számolásos feladat! Kitekintő kérdések: pl. környezetvédelem.

6. b) Komplex természettudományos feladatok 2 6. b) Komplex természettudományos feladatok 2. Géniusz tanfolyam – „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 .

6. c) Komplex természettudományos feladatok 3. http://www. chem. elte Hamupipőke és más történetek (A keverékek szétválasztása) A korrózió vasfoga (A fémek redukáló sora és korróziója ) Az ősi ellenség (Vízkeménység) Porkeverékek tömegszázalékos összetételének meghatározása Csepp a tengerben? (Anyagmennyiség és elegyösszetétel) Reakciósebesség (több variációban), pl.: „Gyorsulási” verseny vegytan módra A reakciósebességet befolyásoló tényezők vizsgálata Kémhatás (több variációban), pl.: Ki kicsoda? (7. évf.) Savak, bázisok, modellek… (9. évf.) Kékszilva: a gyümölcs, ami piros, amikor zöld (9. évf.) „Változó és változatlan” (A fizikai és a kémiai egyensúlyok) Oxigéntartalmú szerves vegyületek vizsgálata Nassolók kémiája (Élelmiszergélek)

6. d) Integrált projektekhez ajánlott linkek http://metal.elte.hu/~ttomc/ http://www.compacitypro.nl/Hungariantranslations/tabid/370/Default.aspx http://www.compacitypro.nl/ProBaseMenu/tabid/377/Default.aspx http://standardbase.vapronet.nl/ http://slc.pszk.nyme.hu/

KÖSZÖNÖM A MEGTISZTELŐ FIGYELMET!