TANULÓI KÍSÉRLETTERVEZÉS

Szalay LucaELTE Kémiai Intézetluca@chem.elte.hu

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. Hipotézisalkotás3. Kísérlet/bizonyítás/vizsgálatok megtervezése (diák!)4. Kivitelezés, adatgyűjtés5. Magyarázatkeresés6. 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 (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 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 e-mail 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

http://www.chem.elte.hu/w/modszertani/ 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 szakmódszertani 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 tanulókísérletekKeverékek, elegyek:•Borné Sarok Ágnes, Gajdosné Szabó Márta, Szalay Luca: Hamupipőke és más történetek (Hogyan választható szét a homok+CuSO4+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 Na2S2O3+HCl reakciósebessége? + Konfitálás, és „sous vide”)•Lázár Armand: A HCOOH + Br2 reakciósebességét befolyásoló tényezők tanulmányozásaKémiai 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 tanulókísérletekVízkeménység:•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 CuSO4+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 tanulókísérletekSav-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

• http://www.chem.elte.hu/w/modszertani/

• http://www.compacitypro.nl/Hungariantranslations/tabid/370/Default.aspx

• http://www.compacitypro.nl/ProBaseMenu/tabid/377/Default.aspx

• http://www.pro-base.eu/

• http://www.standardbase.com/

• http://slc.pszk.nyme.hu/

15

16

KÖSZÖNÖM A MEGTISZTELŐ FIGYELMET!