VÝUKA CHEMIE A INFORMAČNÍ TECHNOLOGIE

Transkrypt

1 Univerzita Hradec Králové University of Hradec Králové VÝUKA CHEMIE A INFORMAČNÍ TECHNOLOGIE CHEMISTRY EDUCATION AND INFORMATION TECHNOLOGY XVIII. Sborník přednášek 18. Mezinárodní konference o výuce chemie Proceedings of the 18 th International Conference on Chemistry Education GAUDEAMUS 2011

2 Univerzita Hradec Králové University of Hradec Králové VÝUKA CHEMIE A INFORMAČNÍ TECHNOLOGIE CHEMISTRY EDUCATION AND INFORMATION TECHNOLOGY XVIII. Sborník přednášek 18. Mezinárodní konference o výuce chemie Proceedings of the 18 th International Conference on Chemistry Education Hradec Králové,

3 Editovali/Editors: Mgr. Jan VEŘMIŘOVSKÝ Recenzovali/Reviewers: PaedDr. Karel MYŃKA,Ph.D. PaedDr. Ivan HOLÝ, CSc. Publikace neprońla jazykovou úpravou jako publikace nakladatelství Gaudeamus Za obsahovou správnost odpovídají autoři příspěvků. Proceedings are published without language correction. Content is on the responsibility of authors of the separate articles. ISBN

4 Seznam autorů: 1. Baprowska, Anna, mgr., UP Kraków, PL 2. Bieniek, Piotr, dr. inņ., UP Kraków, PL 3. Bílek, Martin, prof. PhDr., PhD., UHK Hradec Králové, CZ 4. Cupáková - Ńimrová, Blanka, Mgr., Gy Zlín, CZ 5. Exnar, Petr, doc. Ing. CSc., TUL Liberec, CZ 6. Gmoch, Ryszard, prof. dr. hab., UO Opole, PL 7. Grégr, Jan., Ing., TUL Liberec, CZ 8. Gulińska, Hanna, prof. dr. hab., UAM Poznań, PL 9. Halbych, Josef, RNDr. CSc., UK Praha, CZ 10. Hyńplerová, Lidmila, Ing., CSc., UHK Hradec Králové, CZ 11. Chupáč, Aleń, Mgr., ZŃ Ńenov, CZ 12. Jodas, Bořivoj, PhDr. PhD., TUL Liberec, CZ 13. Jyņ-Kuroń, Danuta, mgr., UP Kraków, PL 14. Klečková, Marta, doc. RNDr. CSc., UP Olomouc, CZ 15. Kolář, Karel, prof. Ing. CSc., UHK Hradec Králové, CZ 16. Marńálková, Miroslava, Ing., TUL Liberec, CZ 17. Musiol, Adam, dr., PWSZ Racibórz, PL 18. Musiol, Sabina, mgr., PWSZ Racibórz, PL 19. Nápravník, Vladimír, Mgr. PhD., ZčU Plzeň, CZ 20. Nodzyńska, Małgorzata, dr., UP Kraków, Pl 21. Paśko, Jan, Rajmund, prof. dr. hab., UP Kraków, PL 22. Rohál, Andrej, Ing. PhD., VPŃSPŃ Holeńov, CZ 23. Schejbalová, Hana, doc. Ing. CSc., TUL Liberec, CZ 24. Slavík, Martin, Mgr. PhD., TUL Liberec, CZ 25. Solárová, Marie, doc. RNDr. PhD., OU Ostrava, CZ 26. Ńulcová, Renata, RNDr. PhD., UK Praha, CZ 27. Teplá, Milada, RNDr. PhD., UK Praha, CZ 28. Trnková, Lucie, Ing., UHK Hradec Králové, CZ 29. Vasileská, Marie, RNDr. CSc., CERMAT Praha, CZ 30. Vańíčková, Martina, Mgr., UP Olomouc, CZ 31. Veřmiřovská, Martina, Mgr., ZŃ Ńilheřovice, CZ 32. Veřmiřovský, Jan, Mgr., Matiční Gy Ostrava, CZ 33. Wasielewski, Marek, prof. dr. hab. inņ., UO Opole, PL 3

5 OBSAH/CONTENT ОСНОВЫ КОМПЬЮТЕРИЗАЦИИ МЕТОДИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ УЧИТЕЛЯ... 6 Ришард Гмох6 Korzyści i zagrożenia płynące ze strony komputera i Internetu Adam Musioł Modele we wprowadzaniu zagadnień dotyczących budowy materii Piotr Bieniek, Hanna Gulińska Aplikace molekulárních modelů ve výuce vybraných tématických celků chemie Blanka Šimrová Modely struktury a vlastností polymerů Jan Grégr, Hana Schejbalová, Miroslava Maršálková Modely molekulárních orbitů Jan Grégr, Hana Schejbalová Modely modifikací uhlíku Jan Grégr, Martin Slavík, Bořivoj Jodas, Petr Exnar Vizualizace vnitřní struktury krystalů Jan Grégr, Martin Slavík Modelová zobecnění k tématům učiva z organické chemie Josef Halbych Program badający wyobrażenia o budowie substancji chemicznych Danuta Jyż-Kuroś, Jan Rajmund Paśko Wyobrażenie o kuli jako modelu atomu u uczniów w gimnazjum Jan Rajmund Paśko, Anna Baprowska Struktura materii na rysunkach w podręcznikach szkolmnych na przestrzeni 100 lat Jan Rajmund Paśko Modelování biochemických pochodů pomocí prezentací Milada Teplá, Renata Šulcová Výuka chemických dějů na Základní ńkole s podporou ICT Aleš Chupáč, Danuta Jyż-Kuroś K efektivitě multimediálních prezentací učiva ve výuce kurzu Přeprava nebezpečných látek (dohoda ADR) Andrej Rohál, Martin Bílek Elektronická studijní podpora laboratorních cvičení z analytické chemie Lucie Trnková, Lidmila Hyšplerová, Karel Kolář Konkrétní náměty na vyuņití informačně komunikačních technologií v chemii. 97 Martina Vašíčková, Marta Klečková ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ КОМПЬЮТЕРОВ В КУРСЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Марек Васелевски LMS systém on-line vzdělávání na Západočeské univerzitě v Plzni z pohledu uņivatele Vladimír Nápravník 4

6 Projekt EQUAL versus diagnostika Kompetence pro práci s informacemi Jan Veřmiřovský, Marie Solárová, Martina Veřmiřovská ТЕСТИРОВАНИЕ СТУДЕНТОВ КАК СРЕДСТВО ПРОВЕРКИ ЗНАНИЙ И УМЕНИЙ B BYЗЕ Ришард Гмох Zadania problemowe próba definicji pojęcia Małgorzata Nodzyńska, Jan Rajmund Paśko Wpływ stylu sprawdzania wiadomości uczniów na ich osiągnięcia Małgorzata Nodzyńska Přírodovědné předměty a upravený model reformní maturity v ČR Marie Vasileská ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ В ВУЗЕ Марек Васелевски 5

7 ZADANIA PROBLEMOWE PRÓBA DEFINICJI POJĘCIA Małgorzata Nodzyńska, Jan Rajmund Paśko Jednym z ważniejszych celów nauczania, w tym również chemii, jest wyrobienie u uczniów samodzielności zarówno w działaniu jak i myśleniu. Jednak z wielu przyczyn [13] w polskiej szkole dominują głównie metody podające zwracające uwagę na przekazywanie wiadomości uczniom a nie formowanie u nich umiejętności. W rezultacie uczniowie nie zdobywają samodzielnie wiedzy tylko mechanicznie przyjmują wiadomości podawane im przez nauczyciela lub podręcznik. Taki sposób nauczania powoduje u uczniów postawę bierności i oczekiwania. Dlatego tez należy zmodyfikować metody nauczania na takie, które spowodują, że nauczyciel przestanie być niedoścignionym ekspertem, lecz stajnie się partnerem a uczeń przestanie być ofiarą systemu kształcenia, lecz stanie się jego aktywnym uczestnikiem [6]. Jedną z metod wpływającą na rozwój samodzielności uczniów są zadania problemowe ponieważ kształtują one umiejętność produktywnego myślenia i powodują, że wiedza staje się bardziej operatywna [3]. Ucząc chemii nie można ograniczać się jedynie do realizacji najniższego celu, tzn. do przekazania określonych treści chemicznych, istotne jest również wykształcenie u uczniów postaw, które będą przydatne w dalszym życiu. Nauczanie problemowe umożliwia realizację tego celu, gdyż przyczynia się do wdrażania uczniów do samokształcenia. Wyrabiając w uczniach umiejętność dostrzegania i rozwiązywania problemów oraz sprawdzania uzyskiwanych rezultatów, przyzwyczaja ich do samodzielności i posługiwania się właściwą techniką pracy umysłowej, co jest warunkiem wydatnej pracy samokształceniowej [7, s.220]. To że zadania problemowe są czynnikiem aktywizującym procesy myślowe, wynika bezpośrednio z teorii Piageta. Czynność asymilacji rozpoczyna się w momencie, gdy organizm napotyka nowe zdarzenie (bodźce), które potencjalnie może zostać przyswojone i włączone w obręb już istniejących struktur wiedzy, w jakiś sposób odpowiednich dla niektórych lub wszystkich elementów tego nowego zdarzenia [1, s.103]. W procesie asymilacji człowiek odbiera tylko te bodźce, które potencjalnie wiążą się z posiadaną już strukturą wiedzy. Wtedy jeśli istnieją stosowne wstępne struktury, nowe bodźce ulegają zasymilowaniu, zostają przyswojone i włączone w obręb tych struktur [1, s ]. Natomiast w procesie akomodacji, nowa informacja nie jest ot tak, po prostu, wprowadzana i dołączana do tych struktur. To raczej istniejące struktury akomodują się tzn. dostosowują się, adaptują - do asymilowanej informacji. Rezultatem akomodacji jest zmodyfikowana struktura wiedzy, a zatem i nowy poziom poznania. Właśnie na tym polega podstawowe działanie w procesie rozwoju [1, s.104]. Zatem, istotnie zakłócanie równowagi schematu (tzn. stwarzanie sytuacji problemowych i podejmowanie prób rozwiązania 123

8 sformułowanych na ich tle problemów) jest głównym czynnikiem rozwoju. Termin zadanie problemowe bywa różnie rozumiany. Uważa się iż, problemy nie istnieją niezależnie od ludzi, że rodzą się one w przypadku powstawania rozbieżności między postawionymi celami a wiedzą określonego człowieka [7 s.32]. Powstają one wtedy, gdy działalność skierowana jest na osiągnięcie jakiegoś celu, lecz droga do tego celu nie jest znana, tak że osiągnięcie celu wyłącznie w oparciu o działania instynktowne lub nawykowe jest niemożliwe [11, s.75]. W rezultacie przezwyciężania trudności pojawiających się w trakcie rozwiązywania zadania, następuje wzbogacenie dotychczasowego zasobu wiedzy uczniów, poprzez zdobycie nowych lub przestrukturyzowanie starych wiadomości. Jest to proces bardzo ważny, ponieważ proces myślenia produktywnego zachodzi tylko w trakcie rozwiązywania problemów: nie można myśleć produktywnie w sytuacjach, w których nie występują problemy [5, s.120]. Niestety nie zawsze łatwo jest jednoznacznie określić czy dane zadanie jest zadaniem problemowym czy nie, bowiem zadanie postawione przed uczniem będzie wtedy problemem, jeżeli znajdzie się w granicach jego możliwości, a ściśle mówiąc, będzie trochę przerastało możliwości [13, s.31]. Wynika to z faktu, ludzie posiadają różne zasoby wiadomości i umiejętności, i zadanie, które dla ucznia będzie zadaniem problemowym, nie jest nim np. dla jego nauczyciela. Poza tym, nawet w przypadku tej samej osoby niemożliwa jest stała klasyfikacja zadań, albowiem każdy człowiek nieustannie poszerza swoją wiedzę i to, co kiedyś było dla niego problemem może z czasem przestać nim być [7, s.35]. Kolejną trudność w klasyfikowaniu zadań do zadań typowych lub problemowych stanowi fakt iż, w definicji zadania problemowego występuje sformułowanie nowa trudność. Jeżeli w takim razie, uczeń rozwiąże raz dane zadanie problemowe, rozwiązując po raz drugi podobne zadanie będzie rozwiązywał zadanie (dla niego) typowe ponieważ zna już metodę pokonywania występującej w zadaniu trudności. Zadanie problemowe jest więc terminem niezwykle subiektywnym i zawsze należy mieć na uwadze fakt, iż nie znając zasobu wiedzy człowieka, nie możemy powiedzieć, czy jakieś zadanie będzie dla niego problemem. Problem jest bowiem określoną relacją między zadaniem a zasobem wiedzy człowieka. [6, s.120]. Dlatego też wydaje się że prowadzenie badań dotyczących umiejętności rozwiązywania różnego rodzaju zadań problemowych przez uczniów czy studentów musi uwzględniać subiektywność klasyfikacji zadania. Badania tego typu powinny być badaniami jakościowymi, powinny być uzupełnione wywiadem z badanym uczniem. Rozmowa z badanym powinna np. zawierać pytania dotyczące wcześniejszych doświadczeń ucznia dotyczących zarówno rozwiązywania tego typu zadań, jak i umiejętności rozwiązywania zadań w ogóle. Jednak istnieje problem, uczeń nie zawsze może to pamiętać. Jako że dla zadań problemowych nie istnieje algorytm, czyli niezawodny przepis, który określa, jaki skończony ciąg operacji należy wykonać kolejno, aby rozwiązać wszystkie zadania danej klasy [4, s.110] dlatego też ważne jest aby 124

9 uczniowie poznali heurystyczne metody rozwiązywania zadań. Sformułowano 4 kroki rozwiązywania zadań problemowych: patrz i myśl, planuj, działaj, rzuć okiem wstecz [12]. Punkt patrz i myśl to faza analizy sytuacji problemowej: rozpoczynaj rozwiązywanie zadań od dokładnej analizy celu, który chcesz osiągnąć. Dopiero po zrozumieniu celu zbadaj dane początkowe [4, s.111]. Okazuje się, iż uczniowie mają ogromne trudności z właściwą analizą danych. [9]. Planuj to etap stawiania hipotez. W tym etapie poszukuje się pomysłu na rozwiązanie: próbuj wykorzystać swoją dotychczasową wiedzę; znajdź zadanie podobne, które rozwiązywałeś w przeszłości, i zbadaj, czy metody jego rozwiązania nie można przenieść do aktualnej sytuacji zadaniowej [4, s.111]; Pracuj krokami. Jeśli nie możesz od razu znaleźć rozwiązania, próbuj osiągnąć wynik cząstkowy. Zbiór wyników cząstkowych może doprowadzić cię do celu. [4, s.111]. Ważne jest tez zaznajomienie uczniów z rozumowaniem dedukcyjnym i redukcyjnym. O ile dedukcja jest stosunkowo często stosowana w szkole o tyle nie można tego powiedzieć o redukcji. Można więc sformułować następującą wskazówkę heurystyczną: Pracuj wstecz: od końca do początku. Załóż, że osiągnąłeś już sytuację końcową (cel), a następnie tak przekształcaj tę sytuację, aby dojść do sytuacji początkowej [4, s.111]. Umiejętność stosowania rozumowania redukcyjnego jest szczególnie potrzebna w rozwiązywaniu zadań z chemii. Kolejny etap - wykonanie planu. W tym etapie ważne jest by uczeń sprawdzał poprawność każdego kroku i by umiał go uzasadnić. Zwykle na tym etapie uczniowie kończą rozwiązywanie zadania. Jednak nie jest to właściwe postępowanie. Nawet zupełnie dobrzy uczniowie po otrzymaniu rozwiązania zadania i starannym zapisaniu toku rozumowania zamykają książkę i biorą się do czego innego. Postępując tak opuszczają ważną i pouczającą fazę pracy. Spoglądając wstecz na otrzymane rozwiązanie, ponownie rozpatrując i analizując wynik i drogę doń prowadzącą, mogliby utwierdzić swoją wiedzę i rozwinąć swoje zdolności do rozwiązywania zadań. Dobry nauczyciel powinien zrozumieć (i wpoić ten pogląd w swoich uczniów), że żaden problem nigdy nie jest wyczerpany całkowicie. Zawsze coś zostaje jeszcze do zrobienia, badając problem dostatecznie wnikliwie możemy ulepszyć każde rozwiązanie, a w każdym razie zawsze udoskonalić nasze zrozumienie rozwiązania [12, s.34]. Dlatego dodał on jeszcze jeden etap rzut okiem wstecz. Można wyszczególnić 3 cele tego etapu: sprawdzenie warunków zadania czynność ta sprawia uczniom trudności; próba objęcia rozwiązania jednym rzutem oka (próba wychwycenia 125

10 najważniejszych kroków rozwiązania, uświadomienia sobie ogólnej idei); zastanowienie się czy można dane zadanie rozwiązać w inny sposób ponieważ obecnie chodzi nie tylko o to, aby rozwiązać problem, ale także o to, aby rozwiązać go jak najszybciej, za pomocą minimalnej ilości informacji, przy najmniejszych kosztach własnych, aby cena, jaką płacimy za pokonanie trudności, była jak najniższa [6, s.11]. W chemii często istnieje kilka dróg rozwiązania danego problemu w 4 etapie uczniowie powinni zastanowi się czy istnieje inna metoda rozwiązania tego zadania (prostsza, krótsza ). Umiejętność zastosowania technik heurystycznych do rozwiązywania zadań problemowych stanowi kolejną trudność w klasyfikacji zadań jako zadań typowych lub problemowych. Jest rzeczą oczywistą że to samo, nowe dla uczniów, zadanie rozwiąże szybciej uczeń znający i stosujący techniki heurystyczne do rozwiązywania zadań niż uczeń, który z takimi technikami się nigdy nie spotkał. Uczeń taki będzie niejako musiał pokonać dwa problemy: jeden ściśle związany z treścią zadania, drugi z metodą jego rozwiązywania. Rozwiązując w trakcie edukacji rozmaite zadania uczniowie nabierają pewnej rutyny i doświadczenia i część zadań rozwiązują bez głębszego zastanowienia się nad istotą problemu występującego w danym zadaniu. Sytuacja taka ma wiele przyczyn. Jedną z nich jest sposób rozwiązywania zadań w szkole, nauczyciele promują uczniów rozwiązujących zadania szybko (np. limit czasu na sprawdzianie). Drugą z przyczyn, bardziej ogólną, jest sposób funkcjonowania naszego mózgu. Gdy spotykamy się z jakąś sytuacja po raz pierwszy dokonujemy jej analizy, jednak gdy spotykamy się z sytuacja po raz kolejny nie analizujemy jej dokładnie tylko zachowujemy się odruchowo (np idąc po prostej drodze nie zastanawiamy się nad tym JAK stawiać nogi w przeciwieństwie do wspinaczki). Dlatego tez spotykając się z zadaniami problemowymi uczniowie nie zawsze mają świadomość, ze dany problem nie jest typowy i bez zastanowienia się odpowiadają w typowy sposób. (Jako dobry przykład takiego schematyzmu naszego mózgu może stanowić zdjęcie przedstawiające nurków ubierających choinkę pod wodą. Patrząc na to zdjęcie przez dość długi czas odczuwa się niepokój - ewidentnie coś jest nie w porządku jednak nie wiadomo co, dopiero po dłuższej chwili orientujemy się ze niepokoją nas bańki na choince, które nie zwisają w dół tylko unoszą się do góry. Jest to co prawda zgodne z nasza wiedzą przyrodniczą bańka napełniona powietrzem musi unosić się do góry w wodzie jednak jest to sprzeczne z naszym coświatecznym doświadczeniem). Kolejnym ważnym elementem mogącym spowodować ze badania dotyczące umiejętności rozwiązywania zadań problemowych nie będą jednoznaczne jest: sposób sformułowania - jeżeli formułując treść zadania użyjemy słów: uzasadnij, oblicz, wyjaśnij zasugerujemy uczniowi ze jest to zadanie 126

11 problemowe nad którym powinien się zastanowić, jeżeli brak tego typu sformułowań uczeń może udzielić nieprzemyślanej odpowiedzi; kontekst - jeżeli to samo zadanie umieszczone jest w teście wielokrotnego wyboru, jako jedno z wielu zadań uczeń ma prawo oczekiwać, ze zadanie to należy do zadań typowych, nad którym nie ma co się długo zastanawiać (czas na teście na 1 pytanie jest ograniczony) tylko odpowiedź powinien znać, natomiast jeżeli zadanie to będzie wśród zadań na pomyślenie zacznie się nad nim zastanawiać. Wnioski: Wydaje się ze zapoznawanie uczniów z różnymi typami zadań problemowych jest niezbędne w procesie edukacji, jednak brak umiejętności rozwiązania danego zadania problemowego nie musi świadczyć o braku odpowiednich wiadomości chemicznych (może to być nieznajomość technik rozwiązywania tego typu problemów, lub nie zrozumienie przez ucznia, ze dane zadanie wymaga odejścia od rutyny). Także rozwiązanie zadania problemowego nie koniecznie świadczy o uzdolnieniu ucznia w tym kierunku, mógł on się już spotka z tego typu zadaniem, może bardzo dobrze znać i stosować techniki heurystyczne. Literatura 1. P. Cieśla, J.R. Paśko, Dlaczego pisanie równań reakcji chemicznych, w których powstają sole przysparza uczniom wiele kłopotów? [W:] Soudobé trendy v chemickém vzdělávání [red. K. Myńka, P. Opatrný], Hradec Králové: Gaudeamus, 2006; 2. Ch. Galloway, Psychologia uczenia się i nauczania, t. II, PWN, Warszawa 1988; 3. J. Kozielecki, Koncepcje psychologiczne człowieka, PIW, Warszawa J. Kozielecki, Myślenie i rozwiązywanie problemów [W:] Psychologia ogólna [red. T. Tomaszewski], PWN, Warszawa 1992; 5. J. Kozielecki, Rozwiązywanie problemów, PZWS, Warszawa 1969; 6. J.Kozielecki, Strategia psychologiczna Nasza Księgarnia, Warszawa 1975; 7. C. Kupisiewicz, O efektywności nauczania problemowego, PWN, Warszawa 1973; 8. M. Nodzyńska, Rozwiązywanie rachunkowych zadań z chemii przy użyciu tablicy interaktywnej [W:] Zastosowanie technologii informatycznych w akademickiej dydaktyce chemii, [red. I. Maciejowska, M. Ruszak, S. Witkowski] Kraków: Uniwersytet Jagielloński. Wydział Chemii, 2007; 9. J.R. Paśko, A. Baprowska Understanding of the problems concerning the proportional concentration of water solutions [W]: Badania w dydaktyce przedmiotów przyrodniczych : [red. J.R. Paśko, M. Nodzyńska] Kraków, Oficyna Wydawnicza Jaxa, 2006; 10. J.R. Paśko, M. Nodzyńska. Rozwiązywanie zadań dotyczących stężenia roztworów [W:] Význam chemie pro ņivot společnosti - výukové aplikace [red. K. Myńka, I. Holý], Hradec Králové: Gaudeamus, 2008; 11. Z. Pietrasiński, Psychologia sprawnego myślenia, Wiedza Powszechna, Warszawa 1959; 127

12 12. G. Polya, Jak to rozwiązać, PWN, Warszawa 1964; 13. Z. Putkiewicz, Pomagamy uczniom myśleć, Nasza Księgarnia, Warszawa 1964; 14. M. Przetacznikowa, Z. Włodarski, Psychologia wychowawcza, PWN, Warszawa 1981; 15. Z. Włodarski, Co i dlaczego pamiętamy, Nasza Księgarnia, Warszawa 1971; 16. S. Woch, Zadania problemowe jako czynnik aktywizujący uczniów w procesie nauczania i uczenia się matematyki Kontakt: Dr. Małgorzata Nodzyńska, Zakład Dydaktyki Chemii, Uniwersytet Pedagogiczny im. Komisji Edukacji Narodowej w Krakowie, Podchorążych 2 Kraków małopolskie Polska , mnodzyn@ap.krakow.pl Prof. dr.hab. Jan Rajmund Paśko, Zakład Dydaktyki Chemii, Uniwersytet Pedagogiczny im. Komisji Edukacji Narodowej w Krakowie, Podchorążych 2 Kraków małopolskie Polska , janpasko@ap.krakow.pl 128