Po co czekać, aż tabletka z witaminą C się rozpuści jak można oszczędzić czas?

Transkrypt

1 JEDNOSTKA DYDAKTYCZNA SAILS SZYBKOŚĆ REAKCJI Po co czekać, aż tabletka z witaminą C się rozpuści jak można oszczędzić czas? Odilla Finlayson

2 SZYBKOŚĆ REAKCJI Po co czekać, aż tabletka z witaminą C się rozpuści jak można oszczędzić czas? PRZEGLĄD TREŚCI I METOD OCENY KLUCZOWE TREŚCI/POJĘCIA Szybkość reakcji Kwasy i węglany Czynniki wpływające na szybkość reakcji (temperatura, stężenie, powierzchnia) Własności gazów POZIOM Gimnazjum Szkoła ponadgimnazjalna OCENIANE UMIEJĘTNOŚCI BADAWCZE Planowanie badań Formułowanie spójnych argumentów Praca w grupie OCENA UMIEJĘTNOŚCI MYŚLENIA I ARGUMENTOWANIA NAUKOWEGO ORAZ PODSTAWOWEJ WIEDZY I UMIEJĘTNOŚCI NAUKOWYCH Zapisywanie danych, wyciąganie wniosków, rozwiązywanie problemów, określanie zmiennych Przedstawianie danych naukowych, krytyczna analiza projektów doświadczalnych METODY OCENY Obserwacje nauczyciela Rozmowa z uczniami Ocena wzajemna uczniów Samoocena Karty pracy Materiały opracowane przez uczniów (wykresy, arkusze pracy w grupie, sprawozdania, prezentacje) Inne materiały do oceny (zadanie domowe) Materiały dydaktyczne dostępne on-line: Ocenianie uczniów samodzielnie dociekających wiedzę. Materiały dydaktyczne projektu SAILS. Tom 2

3 1. WSTĘP W jednostce dydaktycznej opracowanej w ramach projektu SAILS zatytułowanej Szybkość reakcji wykorzystano musujące tabletki z witaminą C,w celu zapoznania uczniów z procesem wydzielania się gazu podczas reakcji kwasu z węglanem oraz szybkości reakcji i czynników na nią wpływających. W jednostce opisano trzy ćwiczenia skierowane do uczniów gimnazjum, chociaż mogą one zostać dodatkowo rozszerzone i dostosowane do poziomu uczniów szkół ponadgimnazjalnych. Ćwiczenia można realizować podczas kolejnych lekcji, co wymaga poświęcenia około dziesięciu godzin lekcyjnych, lub można skupić się na jednym konkretnym ćwiczeniu, na którego realizację potrzebne są około dwie godziny lekcyjne, w zależności od wyboru umiejętności do oceny. Celem pierwszego ćwiczenia jest gromadzenie i identyfikacja otrzymywanego gazu, natomiast w drugim ćwiczeniu realizowane są pomiary ilościowe i tworzone są graficzne formy przedstawienia danych. W ostatnim ćwiczeniu określane są zmienne, które mogą mieć wpływ na wyniki pomiarów. W ramach ćwiczeń uczniowie mogą rozwijać wiele umiejętności badawczych, w szczególności umiejętność planowania badań i pracy w grupie. Ponadto mają oni możliwość pogłębiania swojej umiejętności myślenia i argumentowania naukowego poprzez krytyczną analizę projektu doświadczalnego, interpretację i analizę danych oraz ich przedstawianie graficzne, a tym samym rozwijanie umiejętności formułowania spójnych argumentów. Jednostka ta została przetestowana przez nauczycieli na Węgrzech, w Irlandii, Wielkiej Brytanii, Turcji i Niemczech z udziałem uczniów w wieku lat (w sumie 5 klas zróżnicowanych pod względem umiejętności i płci). Metodą nauczania stosowaną we wszystkich studiach przypadku było dociekanie naukowe w formie otwartej (open inquiry) i ukierunkowanej przez nauczyciela (guided inquiry). Oceniono umiejętności planowania badań i pracy w grupie, a także umiejętność myślenia i argumentowania naukowego (wyciąganie wniosków). Zastosowano szeroką gamę metod oceny, od obserwacji uczniów podczas zajęć, aż po ocenę materiałów przez nich opracowanych po zajęciach, włącznie z samooceną i oceną wzajemną. SZYBKOŚĆ REAKCJI 95

4 2. REALIZACJA JEDNOSTKI 2.1. Ćwiczenia Ćwiczenia opisane w jednostce dydaktycznej SAILS zatytułowanej Szybkość reakcji zostały opracowane w ramach projektu SAILS przez zespół z Uniwersytetu w Dublinie (Dublin City University DCU). Jednostka ta obejmuje trzy ćwiczenia; każde z nich zostało opisane poniżej, wraz z wprowadzeniem, propozycją przebiegu zajęć, a także niektórymi pytaniami pomocniczymi zadawanymi przez nauczyciela. Opisano także proponowane metody przeprowadzania oceny podczas realizacji jednostki, które mogą zostać wykorzystane przez nauczycieli/uczniów do dokonywania osądów na temat postępów. Ćwiczenie A: Projektowanie badania to ćwiczenie wstępne, mające na celu postawienie przed uczniami wyzwania polegającego na gromadzeniu i rozpoznaniu gazu. Ćwiczenie B: Określanie szybkości reakcji polega na dokonywaniu pomiarów ilościowych oraz graficznym przedstawieniu danych. Takie wprowadzenie do kwestii pomiaru ilościowego kieruje uczniów do ćwiczenia C: Zmiana szybkości reakcji, w którym uczniowie określają zmienne mogące mieć wpływ na pomiary. Ćwiczenie A: Projektowanie badania Podstawowe pojęcia Otrzymywanie i właściwości CO 2 Reakcje kwasów z węglanami Umiejętności badawcze Planowanie badań Praca w grupie Umiejętność myślenia Argumentacja i argumentowania Krytyczna analiza projektu naukowego oraz doświadczalnego podstawowa wiedza i umiejętności naukowe Metody oceny Rozmowy z uczniami Karty pracy Materiały opracowane przez uczniów Wprowadzenie Uczniowie mają za zadanie określić, co znajduje się w bąbelkach, które są uwalniane po umieszczeniu w wodzie musującej tabletki z witaminą C. Uczniowie muszą zaprojektować sposób zbierania gazu i zidentyfikować go poprzez badanie jego właściwości. Po zakończeniu badania uczniowie dzielą się spostrzeżeniami i omawiają swój projekt oraz wyniki z kolegami. Uzasadniają także swoje wnioski na podstawie zgromadzonych dowodów. Propozycja przebiegu zajęć 1. Nauczyciel przeprowadza szybki pokaz, umieszczając tabletkę musującą z witaminą C w wodzie i prosząc uczniów o zapisanie swoich obserwacji (bez hipotezy). 2. Opierając się na obserwacjach uczniów, nauczyciel omawia ćwiczenie i wprowadza temat badania, jakim jest określenie rodzaju gazu obecnego w bąbelkach. Należy pamiętać, że ta część ćwiczenia może być przeprowadzona podczas lekcji, a w ramach zadania domowego uczniowie mogą zaplanować, jak będą badali ten problem, i przedstawić nauczycielowi wykaz sprzętu potrzebnego do tego celu. W badaniu tym konieczne jest, aby uczniowie najpierw zgromadzili wytwarzany gaz, a następnie sprawdzili jego właściwości. Przykłady sposobów gromadzenia gazów podano w tab. 1. Tabela 1. Przykłady metod doświadczalnych stosowanych przez uczniów w celu zgromadzenia gazu Układ reakcji Rysunek 1. Gromadzenie gazu przy użyciu butelki i balonu Rysunek 2. Gromadzenie gazu przy użyciu strzykawki do pobierania gazu Rysunek 3. Gromadzenie gazu przy użyciu cylindra Szczegóły metody Tabletka zostaje wrzucona do butelki z wodą. Balon zostaje zamocowany wokół szyjki butelki. Gaz gromadzi się w balonie. Tabletka zostaje umieszczona w kolbie stożkowej. Gaz gromadzi się w strzykawce. Tabletka zostaje umieszczona w kolbie okrągłodennej. Gaz gromadzi się w cylindrze. 3. Uczniowie zostają podzieleni na grupy i poświęcają lekcję na projektowanie i przeprowadzanie badania. Mogą oni modyfikować swoje badanie w toku postępowania. W całym tym etapie uczniowie mają za zadanie dokumentować swoje działania i końcowe wnioski. 4. Gdy gaz zostanie zgromadzony, uczniowie muszą przeprowadzić szereg testów w celu zbadania jego właściwości i określenia jego rodzaju. Mogą zwrócić uwagę na zapach, kolor i gęstość gazu, sprawdzić jego charakter kwasowo-zasadowy za pomocą zwilżonego uniwersalnego papierka wskaźnikowego, zbadać, czy podtrzymuje spalanie itp. 5. Po zakończeniu działań praktycznych uczniowie przedstawiają swoje wnioski na podstawie dowodów uzyskanych w toku doświadczenia. 6. Nauczyciel przewodniczy dyskusji na forum całej klasy w celu (a) wyselekcjonowania przykładów dobrych projektów doświadczalnych i sposobów ich zidentyfikowania oraz (b) przeanalizowania opracowanych przez uczniów rozwiązań badanego problemu. 96 Ocenianie uczniów samodzielnie dociekających wiedzę. Materiały dydaktyczne projektu SAILS. Tom 2

5 7. Nauczyciel może zebrać materiały opracowane przez uczniów (notatki) do oceny. Możliwe pytania nauczyciela Co widzicie, gdy tabletka znajdzie się w wodzie? Czym są te bąbelki? Z czego się składają? Co można zauważyć w związku z ruchem tabletki po jej wrzuceniu do wody? Czy dochodzi do jakiejś reakcji? Jeśli tak, skąd to wiecie? Jakie uzyskane dowody sugerują, że tym gazem jest CO 2? Co możecie zrobić, aby upewnić się, że wasze wnioski płynące z doświadczenia są poprawne? Ćwiczenie B: Określanie szybkości reakcji Podstawowe pojęcia Umiejętności badawcze Umiejętność myślenia i argumentowania naukowego oraz podstawowa wiedza i umiejętności naukowe Metody oceny Reakcje kwasów z węglanami Rozróżnienie między roztwarzaniem a rozpuszczaniem Postępowanie z gazami Planowanie badań Rozumowanie w kategoriach proporcjonalności Materiały opracowane przez uczniów (plan doświadczalny) Wprowadzenie Uczniowie dostają problem do rozwiązania, np.: Rano zażywam witaminę C w postaci tabletki musującej, jednak zazwyczaj muszą ją wypić, gdy jeszcze leży nierozpuszczona na dnie kubka. Czy możecie zmierzyć czas potrzebny do zakończenia reakcji?. Ćwiczenie to może zostać oparte na ćwiczeniu A i opanowanej umiejętności postępowania z gazami, w ćwiczeniu B uczniowie mogą wykorzystać te same techniki do określania szybkości przeprowadzanej reakcji. W zadaniu 1 uczniowie opracowują metodę doświadczalnego pomiaru średniej szybkości reakcji i realizują przygotowane plany badawcze, w zadaniu 2 uczniowie skupiają się na zmianie szybkości reakcji w czasie (chwilowej szybkości reakcji). Zadanie 1: Uczniowie opracowują sposób pomiaru średniej szybkości reakcji w sposób doświadczalny, np. obserwują ilość wydzielających się pęcherzyków gazu, zbierają gaz w strzykawce i mierzą czas potrzebny do zebrania całej objętości wydzielającego się gazu, mierzą czas potrzebny do zakończenia procesu itp. Uczniowie powinni również zastanowić się nad tym, czym jest dobry projekt doświadczalny na przykład, czy zakłada stworzenie rzetelnego testu, sprawdza powtarzalność i wiarygodność wyników. Jako że grupy uczniów tworzą własne procedury doświadczalne mające na celu ustalenia szybkości reakcji, można następnie zorganizować dyskusję na forum całej klasy, skupioną na różnicach w opracowanych metodach. Uczniowie powinni dojść do wniosku, że uzyskane wyniki zależą od przyjętych metod badawczych, a w szczególności od kryteriów wykorzystanych do określenia momentu zakończenia reakcji. Różne układy doświadczalne mogą zatem skutkować różnymi odpowiedziami choć wszystkie zestawy wyników są istotne i powtarzalne. Grupy mogą wówczas zdecydować o przyjęciu tego samego kryterium do określenia końca reakcji lub każda z grup może udoskonalić swoją metodę doświadczalną, aby skupić się na powtarzalności uzyskiwanych wyników. Następnie uczniowie wykonują zaplanowane eksperymenty i zapisują uzyskane wyniki. Zadanie 2: Po realizacji zadania 1 uczniowie posiadają samodzielnie opracowane procedury eksperymentów pozwalających na określanie średniej szybkości reakcji. W zadaniu 2 uczniowie powinni zmodyfikować swoje procedury w taki sposób, aby możliwe było wyznaczenie zmian szybkości reakcji w czasie (chwilowej szybkości reakcji). W tej części ćwiczenia uczniowie powinni również opracować tabelę do zapisu mierzonych wartości. Po zakończeniu fazy planowania uczniowie wykonują eksperymenty. Dane zapisane w tabelach mogą następnie zostać przedstawione graficznie, poddane analizie i interpretacji. Propozycja przebiegu zajęć dla zadania 1 1. Nauczyciel dzieli klasę na grupy i zleca zaplanowanie badania oraz opracowanie metody pozwalającej na wykonanie niezbędnych pomiarów. Uczniowie na tym etapie nie powinni otrzymać żadnego sprzętu, aż do chwili opracowania planu postepowania eksperymentalnego. Przedstawienie uczniom określonego naczynia/aparatu może zawęzić ich myślenie o możliwych sposobach realizacji projektu. Kilka przykładów możliwych realizacji eksperymentu przedstawiono w tab Uczniowie przygotowują procedury postępowania eksperymentalnego ze zwróceniem szczególnej uwagi na efekty wskazujące na zakończenie reakcji. Uczniowie powinni zapisać przyjęte kryteria wskazujące, że reakcja została zakończona. Na wykonanie zadania powinni mieć około minut. Należy zwrócić większą uwagę na przyjęte kryteria niż szczegółowe opracowanie procedury badawczej. 3. Nauczyciel powinien monitorować działania uczniów podczas realizacji zadania i zadawać im pytania mające na celu uzasadnienie przyjętego przez nich podejścia. 4. Następnie należy omówić z uczniami zaproponowane przez nich metody doświadczalne, ich zalety i wady na forum klasy. Każda grupa powinna mieć swój wkład w przedstawianie ustaleń i wyjaśnień. 5. Należy również omówić różne podejścia i kryteria określania momentu końcowego reakcji. W dyskusji powinny zostać podkreślone różnice w zastosowanych kryteriach oraz fakt, że każde przyjęte kryterium jest istotne i wpływa na otrzymywane wyniki. Dlatego jeśli wyniki uzyskane przez różne grupy mają być porównywalne, powinny uwzględniać jednakowe kryteria. Można również omówić kwestię tego, że pewne podejścia i metody powtarzają się częściej niż inne. 6. Uczniowie realizują opracowane eksperymenty i zapisują uzyskane wyniki. 7. Można przeprowadzić obliczenia w celu określenia średniej szybkości reakcji. SZYBKOŚĆ REAKCJI 97

6 Tabela 2. Przykłady metod doświadczalnych stosowanych przez uczniów w celu pomiaru szybkości reakcji 1 2 Układ reakcji Rysunek 4. Pomiar szybkości reakcji na podstawie czasu koniecznego do zakończenia musowania Rysunek 5. Pomiar szybkości reakcji na podstawie czasu koniecznego do zakończenia musowania (przy użyciu detergentu) Szczegóły metody Dodaj tabletkę do znanej objętości wody. Zapisz, ile czasu potrzeba, aby pęcherzyki przestały się wydzielać. Dodaj tabletkę do znanej objętości wody. Dodaj kilka kropli płynnego detergentu. Zapisz, ile czasu potrzeba na to, aby pęcherzyki przestały poruszać się w górę cylindra miarowego. 3 Dodaj tabletkę do znanej ilości wody, jak opisano wcześniej w tab. 1, pkt 1. Zmierz, o ile wraz z upływem czasu powiększyła się średnica balonu. 4 Dodaj tabletkę do znanej ilości wody, jak opisano wcześniej w tab. 1, pkt 2. Zmierz objętość gazu, która pojawia się w strzykawce po określonym czasie. Propozycja przebiegu zajęć dla zadania 2 1. ćwiczenie to stanowi rozszerzenia zad. 1. Realizację zadania można rozpocząć, pytając uczniów, czy zauważyli większą ilość bąbelków na początku, czy pod koniec reakcji. Ponieważ więcej bąbelków pojawia się na początku reakcji, nauczyciel pyta uczniów, czy mogą stwierdzić, czy szybkość reakcji jest różna, jeśli jest mierzona na początku reakcji i gdy mierzą ją później w miarę postępu reakcji. 2. Następnie uczniowie opracowują metodę pomiaru szybkości reakcji w funkcji czasu. 3. Uczniowie zapisują swoje dane i przedstawiają je w formie graficznej. Możliwe pytania nauczyciela Skąd wiemy, że biegnie reakcja? Podczas jakich reakcji powstaje CO 2? Skąd wiecie, że reakcja się zakończyła? Czy to ważne, aby wszyscy przyjęli takie same kryteria dotyczące zakończenia reakcja? Czy szybkość reakcji jest taka sama na początku i pod koniec procesu? Ćwiczenie C: Zmiana szybkości reakcji Podstawowe pojęcia Umiejętności badawcze Umiejętność myślenia i argumentowania naukowego oraz podstawowa wiedza i umiejętności naukowe Metody oceny Czynniki wpływające na szybkość reakcji Formułowanie spójnych argumentów Praca w grupie Prezentowanie wniosków naukowych Materiały opracowane przez uczniów Prezentacje (plakat) Wprowadzenie W tym ćwiczeniu uczniowie badają w sposób ilościowy wpływ różnych czynników na szybkość reakcji chemicznych. Realizacja zadania może być oparta na zmodyfikowanym problemie przedstawionym w ćwiczeniu B: Zwykle gdy rozpuszczam musującą witaminę C w wodzie przed wypiciem napoju, czekam, aż tabletka skończy musować. Czasem rano spieszę się, żeby się nie spóźnić do szkoły. Czy mogę przyspieszyć tę reakcję?. W tym ćwiczeniu uczniowie mają za zadanie pozyskać dane ilościowe i przedstawić je graficznie. Praca w grupie jest kluczową umiejętnością rozwijaną w tym ćwiczeniu. Aby ułatwić zadanie, uczniowie zostaną podzieleni na różne grupy na różnych etapach działań i będą otrzymywać zarówno zadania indywidualne, jak i grupowe, aby zrealizować ćwiczenie. W końcowej części uczniowie mają za zadanie przedstawić wyniki swojej pracy doświadczalnej i rozwiązanie problemu w formie plakatu. Celem tego ćwiczenia jest pogłębienie podstawowej wiedzy i umiejętności naukowych uczniów oraz ich umiejętności myślenia i argumentowania naukowego. Propozycja przebiegu zajęć 1. Uwaga uczniów kierowana jest na problem przedstawiony na tablicy: Rano biorę tabletkę musującej witaminy C, jednak zwykle jestem już spóźniony do szkoły. W jaki sposób można przyspieszyć reakcję, aby można było szybciej wypić gotowy napój?. Uczniowie zostają poproszeni o zaproponowanie rozwiązania i graficzne przedstawienie oczekiwanych zależności danych ilościowych. 2. Uczniowie realizują ćwiczenie typu pomyśl porozmawiaj podziel się (think-pair-share), w ramach którego omawiają swoje pomysły na temat sposobu wykonania zadania. 3. Nauczyciel przedstawia zestawienie kilku pomysłów uczniów na tablicy. Oczekuje od uczniów, że w swoich planach opierać się będą na wiedzy nabytej podczas realizacji ćwiczenia B: Określanie szybkości reakcji i przeanalizują szybkość wydzielania CO 2 w zależności od czasu reakcji, z uwzględnieniem: a) Co się stanie, gdy zmieni się ilość wody przypadającą na tabletkę (zmiana stężenia)? b) Co się stanie, gdy skorzystają z różnej liczby tabletek (zmiana stężenia)? 98 Ocenianie uczniów samodzielnie dociekających wiedzę. Materiały dydaktyczne projektu SAILS. Tom 2

7 c) Co się stanie, gdy skorzystają z cieplejszej wody (zmiana temperatury)? d) Co się stanie, gdy tabletka zostanie rozkruszona (zmiana powierzchni)? 4. Nauczyciel dzieli klasę na grupy, a każda z grup pracuje nad (a) metodą wstępnego określenia szybkości reakcji i (b) wyznaczeniem zmiany szybkości reakcji pod wpływem jednego z określonych czynników, np.: jedna grupa bada wpływ zmiany stężenia, a druga wpływ zmiany temperatury itd. lub grupy pracują nad czynnikiem/czynnikami przez siebie zaproponowanymi. 5. Po wykonaniu eksperymentów grupy zostają przekształcone tak, aby każda osoba dołączyła do nowej grupy; uczniowie mają za zadanie podzielić się z nową grupą opracowanym wcześniej podejściem doświadczalnym i wnioskami sformułowanymi na podstawie wyników uzyskanych przez poprzednią grupę. 6. Każda nowo utworzona grupa przygotowuje plakat z rozwiązaniem badanego problemu. Plakaty są prezentowane na forum klasy, każda grupa przedstawia również argumenty przemawiające za opracowanym rozwiązaniem. Możliwe pytania nauczyciela Na co wskazuje nachylenie wykresu? Czy szybkość reakcji jest stała? Kiedy czas reakcji jest najkrótszy, a kiedy najdłuższy? Jak zostało to przedstawione na wykresie? Które czynniki mają największy wpływ na szybkość reakcji? Jak można wyjaśnić to zjawisko? Czy twoja grupa pracowała sprawnie? Czy każda osoba w grupie miała okazję się wypowiedzieć? Czy przypisaliście sobie role w grupie? Jakie są mocne strony waszych kolegów w zakresie pracy w grupie? 2.2. Ocena Realizując ćwiczenia, należy zadbać, aby ocena była zgodna z celami tematu i programem nauczania. Istotne jest również, by uczniowie przed rozpoczęciem pracy wiedzieli, jak raportować uzyskane wyniki i jak będą oceniani. Umiejętność planowania badań jest kluczową umiejętnością badawczą rozwijaną podczas realizacji tej jednostki dydaktycznej, ale dla każdego z ćwiczeń opisano możliwość oceny także innych umiejętności i kompetencji. Dla każdego ćwiczenia określono również kilka sugerowanych umiejętności do oceny oraz kryteria sukcesu. Ocena umiejętności w ćwiczeniu A: Projektowanie badania Planowanie badań; krytyczna analiza projektu doświadczalnego Czy uczniowie opracowali właściwą metodę pobrania próbki powstałego gazu? Czy uczniowie opracowali zakres testów mających na celu określenie typu gazu? Czy uczniowie korzystali ze zdobytych dowodów w celu zasugerowania, z jakim gazem mają do czynienia? Czy uczniowie zaproponowali poprawki do projektu doświadczalnego lub porównywali różne metody realizowane przez inne grupy? Praca w grupie Czy wszyscy członkowie grupy zaangażowali się w realizację zadania? Czy dzielili się pomysłami? Umiejętność myślenia i argumentowania naukowego (argumentacja) Czy uczniowie potrafią określić, jaki gaz został otrzymany? W toku dalszej dyskusji mogą określić typ przeprowadzonej reakcji. Ocena umiejętności w ćwiczeniu B: Określanie szybkości reakcji Planowanie badań; krytyczna analiza projektu doświadczalnego Czy uczniowie opracowali odpowiedni projekt doświadczalny w celu pomiaru szybkości? Czy uczniowie wyjaśnili kryteria, które wykorzystywali do ustalenia końca reakcji? Czy potrafili uzasadnić swoje kryteria? Czy uczniowie przeprowadzili krytyczną analizę projektu doświadczalnego innych grup czy potrafili określić mocne i słabe strony swojego projektu bądź kryteriów? Umiejętność myślenia i argumentowania naukowego (analiza danych, formułowanie wniosków) Czy uczniowie prawidłowo zaprezentowali swoje dane w formie graficznej? Czy uczniowie poprawnie określili szybkość w różnych momentach reakcji? Czy potrafili odróżnić między wykresami stężenia w stosunku do czasu a wykresami szybkości w stosunku do czasu? Ocena umiejętności w ćwiczeniu C: Zmiana szybkości reakcji Praca w grupie Czy uczniowie współpracowali w grupie? Czy uczeń przechodzący do nowej grupy przekazywał wyniki pierwszej grupy w sposób efektywny i dokładny? Czy uczniowie w drugiej grupie gromadzili dane z 2 zestawów wyników w sposób spójny? Czy uczniowie analizowali oba zestawy danych i wyciągali odpowiednie wnioski z połączonych wyników? Formułowanie spójnych argumentów, umiejętność myślenia i argumentowania naukowego (interpretacja graficzna; interpretacja i analiza danych) Czy uczniowie przedstawili swoje dane w sposób dokładny? Czy przeanalizowali dane w celu określenia zmiany szybkości reakcji? Podstawowa wiedza i umiejętności naukowe (prezentowanie wniosków naukowych) Czy uczniowie przedstawili swoje dane w sposób jasny? Czy sformułowali odpowiednie wnioski na podstawie posiadanych dowodów? SZYBKOŚĆ REAKCJI 99

8 2.3. Dalsze zmiany/rozszerzenia Jednostka dydaktyczna SAILS zatytułowania Szybkość reakcji proponowana jest do realizacji z udziałem uczniów szkół gimnazjalnych. Przedstawiony zestaw ćwiczeń (A-C) może być rozszerzony o kolejne ćwiczenie, przeznaczone do realizacji przez uczniów szkół ponadgimnazjalnych. W tych zadaniach badana jest szybkość reakcji zachodzącej między węglanem sodu a kwasem cytrynowym i porównywana z reakcją między węglanem sodu i kwasem askorbinowym. Przedstawiono również strategię oceny realizacji całej jednostki, co może zostać wykorzystane do oceny wiedzy oraz umiejętności nabytych przez uczniów. Ćwiczenie D: Jakościowa analiza działania musujących tabletek witaminy C Podstawowe pojęcia Umiejętności badawcze Umiejętność myślenia i argumentowania naukowego oraz podstawowa wiedza i umiejętności naukowe Metody oceny Rozróżnienie między roztwarzaniem a rozpuszczaniem Określanie reaktywności Formułowanie hipotez Planowanie badań Stosowanie proporcji Materiały opracowane przez uczniów (plan doświadczalny) Wprowadzenie Podczas prowadzenia zajęć z chemii w grupach bardziej zaawansowanych ciekawe może być zbadanie szybkości reakcji między węglanem sodu (Na 2 CO 3 ) a kwasem cytrynowym i porównanie jej z reakcją między węglanem sodu a kwasem askorbinowym. Uczniowie otrzymują następujące zadanie: Głównymi substancjami zawartymi w musującej tabletce witaminy C są węglan sodu, kwas cytrynowy i kwas askorbinowy. Zaplanuj badanie, mające na celu jakościowe określenie substancji reagujących, odpowiedzialnych za musowanie tabletki po wrzuceniu do wody. Uzasadnij swoje wyniki doświadczalne, korzystając z wiedzy teoretycznej. Następnie uczniowie mają za zadanie wyjaśnić, dlaczego kwas cytrynowy podawany jest w formie takich tabletek (węglan sodu reaguje z kwasem cytrynowym, uwalniając dwutlenek węgla i pozostawiając roztwór kwasu askorbinowego). Uczniom można zadać kolejne pytania w odniesieniu do wymaganej ilości kwasu cytrynowego: Która substancja limituje przebieg reakcji? Która substancja występuje w nadmiarze? Czy wytwarzanych jest więcej pęcherzyków gazu po dodaniu większej ilości kwasu cytrynowego? Jaki wpływ na przebieg reakcji ma dodanie większej ilość kwasu askorbinowego? A jeśli zostanie dodana większa ilości węglanu sodu? Czy wszystkie tabletki musujące charakteryzują się taką samą szybkością reakcji? Uczniowie mogą zaproponować użycie różnych produktów z różną zawartością witaminy C (kwasu askorbinowego). Nauczyciel może ocenić umiejętność uczniów w zakresie wykorzystania wiedzy zdobytej podczas lekcji do zastosowań w świecie rzeczywistym, sprawdzając, czy uczniowie potrafią interpretować etykiety preparatów z witaminą C w celu wyjaśnienia obserwowanych szybkości reakcji. Niektóre z takich tabletek zawierają po 1000 mg witaminy C, co wykracza poza zalecane dzienne spożycie (ZDS). Aby sprawdzić umiejętność rozumowania w zakresie stosowania proporcji, uczniom można zadać pytanie: Ile tabletek trzeba wziąć, aby przyjąć ilość odpowiadającą ZDS witaminy C?. Aby zrealizować to zadanie, uczniowie będą musieli wykazać się umiejętnością myślenia i argumentowania naukowego (stosowanie proporcji). Będą oni musieli również sformułować i sprawdzić hipotezę. Uczniowie powinni opracować matrycę 3x4 w celu sprawdzenia wszystkich możliwych kombinacji substancji reagujących z wodą. Będą musieli określić, które zmienne należy mierzyć, które parametry utrzymać na stałym poziomie, a które poddać zmianie. Będą także musieli stworzyć odpowiedni układ doświadczalny i zarejestrować swoje wyniki w sposób analityczny. Kolejnym aspektem tego zadania jest rozróżnienie przez uczniów między rozpuszczaniem a roztwarzaniem, ponieważ każda z analizowanych substancji rozpuści się w wodzie, ale do reakcji dojdzie tylko, jeśli węglan zostanie połączony z kwasem (tworzenie CO 2 ). Uczniowie powinni także rozróżniać omawiane kwasy i mieć wiedzę na temat ich ilości obecnych w tabletce. Następnie uczniowie mają za zadanie powiązać swoje wyniki doświadczalne z interpretacją równań reakcji kwas-węglan. Propozycja przebiegu zajęć 1. Uczniowie powinni opracować matrycę 3x4 w celu określenia wszystkich możliwych kombinacji trzech reagujących substancji. 2. Podczas projektowania doświadczenia uczniowie powinni zastanowić się nad hipotezą, zmienną, którą będą mierzyć, zmiennymi, które mogą zmieniać i zmiennymi, które muszą zachować na stałym poziomie. 3. Uczniowie muszą także zastanowić się nad układem doświadczalnym, łącznie z określeniem niezbędnego sprzętu, i zdecydować się na odpowiedni sposób rejestrowania wyników. 4. Po przeprowadzeniu reakcji uczniowie mogą zbadać zmiany ph, intensywności barwy itp. w celu określenia reaktywności. Ocena po zrealizowaniu jednostki Podstawowe pojęcia Umiejętności badawcze Umiejętność myślenia i argumentowania naukowego oraz podstawowa wiedza i umiejętności naukowe Metody oceny Reakcje kwasów z węglanami Planowanie badań Formułowanie spójnych argumentów Stosowanie proporcji Inne materiały do oceny (pisemny sprawdzian wiedzy) 100 Ocenianie uczniów samodzielnie dociekających wiedzę. Materiały dydaktyczne projektu SAILS. Tom 2

9 Wprowadzenie Ocena ta polega na analizie umiejętności uczniów w zakresie wykorzystania wiedzy zdobytej podczas realizacji jednostki w innych obszarach. Poniżej zamieszczono przykładowe zadania. Pytanie 1: (i) W reakcji HCl aq z Mg powstaje H 2 (równanie reakcji 2HCl + Mg MgCl 2 + H 2 ). Zmiana stężenia H 2 pokazana została na wykresie A (rys. 6a). Rozpoczynając od zaznaczonego miejsca na wykresie A, narysuj, w jaki sposób stężenie HCl zmieni się w tym samym okresie. (Pytanie alternatywne (i) Wybierz, która linia na wykresie B (rys. 6b) pokazuje, jak zmienia się stężenie HCl w tym samym czasie). (ii) Jeśli reakcja jest kontynuowana do chwili wykorzystania całości Mg, rozszerz wykres A tak, aby przedstawiał zmianę stężenia H 2. Pytanie 2: W danej reakcji stężenie produktu zostało przedstawione w stosunku do czasu reakcji, co zaprezentowano na wykresie C (rys. 7). W jakim czasie (A-D) szybkość reakcji jest największa i najmniejsza? Pytanie 3: Dla reakcji przedstawionej na wykresie D (rys. 8): w jakiej temperaturze (T1 lub T2) szybkość reakcji jest większa/mniejsza? Uzasadnij swoją odpowiedź. Pytanie 4: Kawałki marmuru reagują z kwasem, co skutkuje powstaniem gazu CO 2. Marmur jest dostępny w postaci płyt, dużych bryłek i w formie sproszkowanej. Zaproponuj, podając wyjaśnienie, które formy marmuru powinny zostać zastosowane, aby możliwe najszybciej wytworzył się CO 2. Pytanie 5: Ocet jest często używany do czyszczenia różnych powierzchni w domu. Gdyby blat w Twoim domu był zrobiony z marmuru (CaCO 3 ), czy użył(a)byś octu do jego wyczyszczenia? Wyjaśnij, dlaczego tak/dlaczego nie. Pytanie 6: Korzystając z dostarczonego zestawu danych pokazujących ilość CO 2 wytwarzanego wraz z upływem czasu: przedstaw dane na wykresie; określ ogólną szybkość reakcji. Czy reakcja przebiega przez cały czas z tą samą szybkością? Rysunek 6. Wykresy A i B dla pytania 1 Rysunek 7. Wykres C dla pytania 2 Rysunek 8. Wykres D dla pytania 3 SZYBKOŚĆ REAKCJI 101

10 3. SYNTEZA STUDIÓW PRZYPADKU Jednostka ta została przetestowana w pięciu krajach, skutkując powstaniem pięciu studiów przypadku jej realizacji: CS1 Węgry, CS2 Irlandia, CS3 Wielka Brytania, CS4 Turcja, CS5 Niemcy. Wszystkie studia przypadku realizowane były przez nauczycieli, którzy mieli już pewne doświadczenie w nauczaniu poprzez dociekanie, ale uczniowie zaangażowani w realizację jednostki na ogół nie pracowali tą metodą, za wyjątkiem przypadków CS3 Wielka Brytania i CS5 Niemcy. W CS2 Irlandia, CS3 Wielka Brytania, CS4 Turcja i CS5 Niemcy opisano realizację jednostki z udziałem uczniów szkół gimnazjalnych w wieku lat, zaś wiek uczniów w CS1 Węgry wynosił lat. Każda z klas składała się z uczniów o różnych umiejętnościach i różnej płci, za wyjątkiem CS2 Irlandia, gdzie wszyscy uczniowie byli płci męskiej. W CS5 Niemcy uczniowie biorący udział w realizacji jednostki byli uczestnikami fakultatywnego, interdyscyplinarnego kursu naukowego. Ogólnie w studiach przypadku czas realizacji jednostki określono na około 90 minut (dwie godziny lekcyjne lub jedne podwójne zajęcia); w CS4 Turcja opisano jedną lekcję trwającą 40 minut. We wszystkich studiach przypadku skoncentrowano się na ocenie umiejętności uczniów w zakresie planowania badań. W niektórych z nich skupiono się również na ocenie umiejętności myślenia i argumentowania naukowego, a także pracy w grupie, jak również na innych umiejętnościach. Ocenę przeprowadzano na podstawie rozmowy z uczniami, oceny pisemnych materiałów opracowanych przez uczniów oraz poprzez samoocenę i ocenę wzajemną uczniów Metoda dydaktyczna Metoda nauczania przez dociekanie Metodą nauczania poprzez dociekanie stosowaną we wszystkich studiach przypadku było ograniczone dociekanie naukowe (bounded inquiry), tj. uczniowie byli ukierunkowywani przez nauczyciela poprzez zadanie pytanie wstępnego, a następnie mieli dowolność w poszukiwaniu odpowiedzi na to pytanie. Praca uczniów miała cechy otwartego dociekania naukowego (open inquiry). W CS3 Wielka Brytania nauczyciel zrealizował pierwszą część ćwiczenia (projektowanie badania), korzystając wyłącznie z metody otwartego dociekania naukowego (open inquiry). Realizacja Uczniowie we wszystkich studiach przypadku pracowali w grupach, natomiast sposób doboru uczniów do grup oraz wielkość tych grup były różne w zależności od studium przypadku, co przedstawiono w tab. 3. Omawiana jednostka dydaktyczna obejmuje trzy ćwiczenia, w których podstawę dociekania stanowi kontekst życia codziennego dotyczący musującej tabletki z witaminą C wrzuconej do wody. Ćwiczenia koncentrują się na metodach zbierania powstałego gazu i określenia jego właściwości (ćwiczenie A: Projektowanie badania ), metodach pomiaru szybkości przebiegu reakcji (ćwiczenie B: Określanie szybkości reakcji ) oraz badaniu wpływu zmiennych na szybkość reakcji (ćwiczenie C: Zmiana szybkości reakcji ). Wszystkie studia przypadku dotyczyły realizacji działań praktycznych i były wykonywane z udziałem uczniów szkół gimnazjalnych (CS2 Irlandia, CS3 Wielka Brytania, CS4 Turcja i CS5 Niemcy). Zajęcia skupiały się na rozwijaniu umiejętności planowania badań, pracy w grupie, formułowaniu spójnych argumentów, wykorzystaniu umiejętności myślenia i argumentowania naukowego (określanie zmiennych, wprowadzanie danych, wyciąganie wniosków) oraz podstawowej wiedzy i umiejętności naukowych (krytyczna analiza projektu doświadczalnego). Za wyjątkiem CS3 Wielka Brytania, realizacja wszystkich studiów przypadku rozpoczęła się od ćwiczenia A: Projektowanie badania, ponieważ było to ćwiczenie wprowadzające i odpowiednie dla uczniów gimnazjum. W CS3 Wielka Brytania zrealizowano zmodyfikowaną wersję ćwiczenia C: Zmiana szybkości reakcji, analizując zmienne wpływające na szybkość reakcji bez wykorzystywania danych ilościowych. W CS1 Węgry realizacja jednostki rozpoczęła się od ćwiczenia B: Określanie szybkości reakcji, a następnie przystąpiono do wykonywania ćwiczenia C: Zmiana szybkości reakcji, z udziałem grupy uczniów szkoły ponadgimnazjalnej. Tabela 3. Podsumowanie studiów przypadku Studium przypadku Zrealizowane ćwiczenia Czas trwania Skład grup i metoda doboru ich członków CS1 Węgry Ćwiczenie B Ćwiczenie C Jedna godzina lekcyjna (90 min) 5 grup po 4 uczniów. Skład grup wybierany przez uczniów. CS2 Irlandia Ćwiczenie A Dwie godziny lekcyjne (każda po 40 min) 6 grup po 3-4 uczniów. Skład grup wybierany przez uczniów. CS3 Wielka Brytania Ćwiczenie A Ćwiczenie C Dwie godziny lekcyjne (każda po 40 min) 6 grup po 3-4 uczniów. Skład grup wyznaczany przez nauczyciela tak, aby grupy były mieszane pod względem umiejętności i płci. CS4 Turcja Ćwiczenie A Jedna godzina lekcyjna (40 min) CS5 Niemcy Ćwiczenia A-C Jedna godzina lekcyjna (90 min) 5 grup po 5 uczniów. Skład grup wyznaczany przez nauczyciela. Grupy po 3 uczniów. Skład grup wybierany przez uczniów. 102 Ocenianie uczniów samodzielnie dociekających wiedzę. Materiały dydaktyczne projektu SAILS. Tom 2

11 Uczeń nr 2 Uczeń nr 1 Uzgodniona wspólna opinia grupy Uczeń nr 3 Uczeń nr 4 Rysunek 9. Przykład arkusza do pracy w grupie z CS2 Irlandia Adaptacje jednostki W CS1 Węgry nauczyciel udostępnił uczniom kartę pracy, która miała pomóc im w przeprowadzeniu procesu dociekania. Uczniowie planowali swoje badanie w ramach pracy grupowej, a następnie wzięli udział w dyskusji na forum całej klasy, mającej na celu określenie parametrów reakcji. W CS2 Irlandia, po szeroko zakrojonej burzy mózgów i dyskusji na temat właściwości różnych gazów, przedstawione zostały trzy różne metody doświadczalne gromadzenia gazu, a uczniowie krytycznie przeanalizowali te metody. Następnie mieli opracować odpowiedni, skuteczny sposób gromadzenia i identyfikacji próbki gazu. Korzystali z arkusza pracy w grupie, na którym każdy uczeń zapisał swoje sugestie zostały one następnie przedyskutowane przez grupę i uzgodniono wspólną opinię całej grupy (rys. 9). Nauczyciel przygotował również kartę pracy dla uczniów, ale w tym studium przypadku podkreślono, że karta być może za bardzo ukierunkowała działania uczniów i spowodowała ograniczenie otwartego dociekania naukowego. W CS3 Wielka Brytania opisano kolejność działań dydaktycznych, w ramach których nauczyciel pozwolił uczniom najpierw zaplanować badanie, a następnie zaprezentować swoje plany innej grupie uczniów, którzy przeprowadzili krytyczną analizę tego planu. Uczniowie nie mieli możliwości zrealizowania swoich planów w praktyce, jednak nauczyciel zaznaczył, że byłoby to korzystne. Nauczyciel użył metody patyczków do lodów w celu wyboru uczniów, którzy mieli za zadanie odpowiedzieć na zadawane pytania; imię i nazwisko każdego ucznia zostało zapisane na takim patyczku i patyczki te były wyciągane losowo. Dlatego wszyscy uczniowie musieli być przygotowani do odpowiedzi, a nie tylko ci pewni swojej wiedzy czy niemający problemów z zabieraniem głosu. W CS4 Turcja uczniowie uczęszczali do klasy 6., czyli osiągnęli poziom, na którym rozumieją już pojęcia zmian fizycznych i chemicznych, ale jeszcze nie uczyli się o reakcjach chemicznych. Dlatego nauczyciel zmodyfikował sekwencję działań dydaktycznych podczas lekcji tak, aby uwzględnić wprowadzenie do tego tematu. Celem badania było określenie sposobu gromadzenia gazu (ale nie określenie jego typu). Uczniowie planowali i realizowali swoje badania. W CS5 Niemcy jednostka została zrealizowana w całości, chociaż nauczyciel dodał dodatkowy etap przeznaczony na badanie metod identyfikacji gazów. Uczniowie nie omawiali wcześniej tego tematu, a bez tej wiedzy nie byliby w stanie realizować późniejszych działań. Nauczyciel starał się zapewnić bardzo otwarty charakter dociekania naukowego i nie dawał uczniom wytycznych w zakresie planowania i realizacji badań Strategie oceny W pięciu studiach przypadku w różny sposób oceniono umiejętności planowania badań, formułowania spójnych argumentów i pracy w grupie. Dodatkowo ocenie poddana została wiedza merytoryczna, elementy potwierdzające umiejętność myślenia i argumentowania naukowego oraz podstawowa wiedza i umiejętności naukowe (tab. 4). Choć w studiach przypadku podkreślono rozwój wielu umiejętności badawczych, opisano ocenę tylko kilku z nich. W przypadku pewnych umiejętności ocena została przeprowadzona po zajęciach, na podstawie materiałów opracowanych na piśmie przez uczniów podczas lekcji. W innych sytuacjach ocena kształtująca była formułowana na bieżąco i pomagała uczniom w realizacji kolejnych zadań. Tabela 4. Umiejętności badawcze wskazane przez nauczycieli w studiach przypadku CS1 Węgry Planowanie badań Formułowanie spójnych argumentów Praca w grupie Umiejętność myślenia i argumentowania naukowego (wprowadzanie danych, wyciąganie wniosków) Podstawowa wiedza i umiejętności naukowe (przedstawianie danych naukowych) CS2 Irlandia Planowanie badań CS3 Wielka Brytania Praca w grupie Podstawowa wiedza i umiejętności naukowe (krytyczna analiza projektu doświadczalnego) Planowanie badań Praca w grupie Umiejętność myślenia i argumentowania naukowego (rozwiązywanie problemów) Podstawowa wiedza i umiejętności naukowe (krytyczna analiza projektu doświadczalnego) CS4 Turcja Planowanie badań Formułowanie spójnych argumentów CS5 Niemcy Planowanie badań Umiejętność myślenia i argumentowania naukowego (określanie zmiennych) SZYBKOŚĆ REAKCJI 103

12 Planowanie badań Dowody potwierdzające umiejętności uczniów w zakresie planowania badań zostały zgromadzone w formie opracowanej przez nich procedury badawczej w CS1 Węgry i CS1 Wielka Brytania. W CS4 Turcja procedura została przedstawiona jako rysunek z wyjaśnieniami, a ocena wykonana po zrealizowaniu ćwiczenia, na podstawie poziomu szczegółowości prezentowanych danych. W CS5 Niemcy skoncentrowano się na przekazaniu kształtującej informacji zwrotnej, zapewniając pewne możliwości przeprowadzenia oceny opartej na obserwacjach nauczyciela, analizie sprawozdań oraz wzajemnej ocenie plakatów przedstawiających doświadczenia planowane przez uczniów. Tabela 5. Rubryki oceny stosowane w CS1 Węgry Umiejętność badawcza Podstawowa wiedza i umiejętności naukowe W CS1 Węgry nauczyciel ocenił pracę uczniów i opracował obszerne, 3-poziomowe rubryki oceny w celu ocenienia umiejętności rozwijanych podczas zajęć: planowania i realizacji badań, przedstawiania graficznego, rozumienia przyczyn i skutków oraz umiejętności myślenia i argumentowania na podstawie dowodów (tab. 5). Rubryki te zostały wykorzystane do oceny wypełnionych przez uczniów kart pracy (ocena podczas lekcji), oraz opracowanych przez uczniów wykresów (ocena na kolejnej lekcji). Umiejętność myślenia i argumentowania naukowego została oceniona na podstawie przedstawionych przez uczniów wykresów i wniosków sformułowanych na ich podstawie. Odnotowano pewne trudności u niektórych uczniów, takie jak problemy z określeniem zmiennych zależnych i niezależnych oraz z wyborem skali osi. Kompetencje Grupa początkująca Grupa średnio zaawansowana Grupa zaawansowana Planowanie badań Realizacja eksperymentu Przedstawienie graficzne Rozumowanie w kategoriach stosowania proporcji Grupa potrzebuje wskazówek nauczyciela, aby zrealizować zadanie, pytania uczniów nie mają ścisłego związku z zadaniem, uczniowie zapisują uzyskane wyniki w sposób niekonsekwentny. Uczniowie nie wiedzą do czego służą poszczególne sprzęty. Uczniowie mylą zmienne niezależne z zależnymi, skala wykresu jest niewłaściwa, brakuje tytułu wykresu. Członkowie grupy nie rozumieją chemicznego charakteru obserwowanego zjawiska, nie wiedzą, co się dzieje. Podsumowanie jest niespójne; nie koncentruje się na tym, co istotne. Grupa od czasu do czasu potrzebuje pomocy. Pytania uczniów nie zawsze mają ścisły związek z zadaniem. Uczniowie zapisują uzyskane wyniki w sposób konsekwentny, ale pojawiają się pewne braki. Uczniom brakuje pewności podczas korzystania ze sprzętu. Na wykresie pojawiają się pewne nieścisłości, brakuje pewnych oznaczeń, tytuł wykresu jest nieodpowiedni. Członkowie grupy mają pewną wiedzę chemiczną dotyczącą obserwowanego zjawiska, ale brak im pewności co do własnej wiedzy. Podsumowanie zawiera pewne nieścisłości i braki. Grupa pracuje bez pomocy. Pytania uczniów są ściśle związane z analizowanym problemem. Uczniowie zapisują uzyskane wyniki w sposób konsekwentny. Potrafią wybrać odpowiedni sprzęt. Wykres jest właściwie opracowany, skala osi została dobrze dobrana, tytuł wykresu jest odpowiedni (pokazuje, co zostało przedstawione jako funkcja czego). Członkowie grupy rozumieją obserwowany proces chemiczny i potrafią bez pomocy określić powiązanie między przyczyną i skutkiem. Podsumowanie jest spójne i łatwo jest zrozumieć sposób myślenia i argumentowania. W CS2 Irlandia przedstawiono przykład samooceny uczniów kierowanej przez nauczyciela. Uczniowie zapisywali swoje obserwacje dotyczące prezentacji i umieszczali słowa pojawiające się podczas burzy mózgów na tablicy. Nauczyciel zadawał pytania naprowadzające, do których uczniowie mogli dodawać własne pytania, po czym uczniowie przeprowadzili krytyczną analizę wyboru metody pozyskiwania gazu. Ciekawy może być fakt, że nauczyciel uznał, że efektywność byłaby większa, gdyby uczniowie najpierw przeprowadzili samodzielnie krytyczną analizę, a dopiero później przeprowadzona zostałaby burza mózgów, co zmniejszyłoby wrażenie wśród uczniów, że to nauczyciel kieruje realizacją zadania. Nauczyciel w omawianym przypadku celowo nie opracował specjalnych rubryk oceny, ponieważ założeniem było, że to uczniowie przeprowadzą samoocenę swoich działań. W tym studium przypadku przedstawiono prace uczniów opatrzone notatkami. W CS3 Wielka Brytania opisano przykład kształtującej oceny wzajemnej uczniów. Po opracowaniu planów badawczych w grupach uczniowie przeprowadzili krytyczną analizę planów innych grup i mieli za zadanie zaproponować możliwe poprawki wraz z uzasadnieniem. Pomogło to w pogłębieniu podstawowej wiedzy i umiejętności naukowych uczniów, ponieważ potrafili oni wykazać się wiedzą na omawiany temat oraz ocenić procesy dociekania. Formułowanie spójnych argumentów; umiejętność myślenia i argumentowania naukowego; podstawowa wiedza i umiejętności naukowe W CS1 Węgry oceniono podstawową wiedzę i umiejętności naukowe poprzez określenie związków przyczynowo-skutkowych i wykorzystanie wyników badań naukowych do formułowania spójnych argumentów. Ocenę oparto na kartach pracy uczniów 104 Ocenianie uczniów samodzielnie dociekających wiedzę. Materiały dydaktyczne projektu SAILS. Tom 2

13 i wykresach przekazanych nauczycielowi przez uczniów oraz na notatkach nauczyciela z obserwacji procesu pracy i krótkich podsumowaniach opracowanych przez uczniów. Nauczyciel wykorzystał 3-poziomowe rubryki oceny tej umiejętności, jak pokazano w tab. 5., i był zadowolony z wyników pracy grup uczniów, ponieważ dokonali przekonujących, jasnych i uporządkowanych prezentacji swoich wyników. Nauczyciel w CS4 Turcja opisał również ocenę umiejętności uczniów w zakresie formułowania spójnych argumentów, która została oceniona w sposób kształtujący poprzez sesje pytań i odpowiedzi podczas zajęć. Kiedy uczniowie byli w stanie sformułować hipotezę i przeprowadzić odpowiednie doświadczenie w ramach swoich badań, nauczyciel uznawał, że cele nauczania zostały osiągnięte. We wszystkich studiach przypadku uczniowie rozwijali swoją umiejętność myślenia i argumentowania naukowego w procesie planowania badania, ponieważ musieli zastanowić się, jakie pytanie badawcze powinni analizować i w jaki sposób. Rozważali, które zmienne będą musieli kontrolować, dane, które powinni rejestrować, i formułowali wnioski pod koniec realizacji procesu. Silny nacisk położony w tej jednostce na umiejętność przeprowadzenia krytycznej analizy projektu doświadczalnego doskonale służy pogłębieniu podstawowej wiedzy i umiejętności naukowych uczniów, zachęcając ich do krytycznego myślenia i rozumienia zjawisk naukowych zachodzących w życiu codziennym. Praca w grupie W studiach przypadku zaprezentowano przykłady analizy umiejętności pracy w grupie, która to była oceniana zarówno przez nauczyciela, jak i w ramach samooceny uczniów. W CS1 Węgry ta umiejętność nie została oceniona w sposób bezpośredni, jednak nauczyciel obserwował uczniów współpracujących ze sobą i zauważył, że jedna z grup złożona z uczniów, którzy na co dzień nie zabierali głosu w klasie, była bardzo żywiołowa i zmotywowana do pracy podczas realizacji ćwiczenia. W CS4 Turcja nauczyciel obserwował grupy wykonujące zadania i zauważył, że jeden z członków jednej z grup funkcjonował jako nauczyciel całej grupy, a także analizował sposób, w jaki różne osobowości członków grupy wpływały na jej pracę. W CS2 Irlandia zastosowany został arkusz do pracy w grupie w celu ustalenia wkładu każdego ucznia w pracę zespołu, arkusz stanowił dowód pracy włożonej w działania grupy przez poszczególnych uczniów (rys. 8). Uczniowie byli zachęcani do krytycznego analizowania metod w małych grupach oraz w ramach dyskusji na forum całej klasy. Brali oni udział w burzy mózgów na forum całej klasy w celu określenia słów kluczowych dla badania. Nauczyciel w tym studium przypadku poinformował uczniów o kryteriach sukcesu przyjętych podczas pracy na lekcjach, które w przypadku umiejętności pracy w grupie dotyczyły chęci zaangażowania się w pracę grupy i dyskusję na forum całej klasy. W CS3 Wielka Brytania nauczyciel wykorzystał samoocenę do określania jakości pracy w grupie. Uczniowie wypełnili kwestionariusz dotyczący ich pracy w grupach i sposobu traktowania osób przeciwnej płci. Była to dla nich okazja do refleksji nad własnym wkładem w pracę grupy oraz do określenia umiejętności interpersonalnych, które mogliby jeszcze poprawić. Dialog Poprzez rozmowę na linii nauczyciel-uczeń zidentyfikowano błędne przekonania uczniów na temat właściwości gazu otrzymywanego podczas badań. W CS4 Turcja przedstawiono transkrypcję krótkiej rozmowy, której treść wskazuje, że uczeń formułuje argumenty na podstawie błędnej koncepcji. Podobnie w CS1 Węgry, uczniowie analizowali opis na opakowaniu witaminy C, co miało im pomóc w określeniu typu gazu także w tym wypadku w drodze rozmowy nauczyciel zdał sobie sprawę z błędnych założeń uczniów. W studiach przypadku nie opisano działań podjętych przez nauczycieli po odbyciu zapisanych rozmów. SZYBKOŚĆ REAKCJI 105

14 Ocenianie uczniów samodzielnie dociekających wiedzę. Materiały dydaktyczne projektu SAILS. Tom 2