MASARYKOVA UNIVERZITA Přírodovědecká fakulta Ústav chemie
Testové otázky pro předmět Obecná chemie BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
Brno 2010 Vedoucí práce:
Michal Horní doc. RNDr. Jiří Pinkas, Ph.D.
Prohlášení Prohlašuji, že bakalářskou práci na téma „Testové otázky pro předmět Obecná chemie“ jsem vypracoval zcela samostatně a uvádím v ní veškeré prameny, které jsem použil. Nové Město na Moravě dne 30. 4. 2010
.………………… Michal Horní
Poděkování Zde bych rád poděkoval panu doc. Jiřímu Pinkasovi za odborné vedení, vstřícnost, rady, a doporučení, která mi poskytl při zpracování mé bakalářské práce. Dále bych rád poděkoval Petře Poláškové za zprostředkování výsledků písemných zkoušek z roku 2007. Michal Horní
ANOTACE Tato bakalářská práce se z části zabývá vyhodnocením zkušebních písemných prací studentů, kteří psali zkoušku z předmětu C1020 Obecná chemie v akademickém období podzim 2009. Hodnotnou statistiku poskytne srovnání výsledků tří vybraných úloh, které se objevovaly v písemných zkouškách v roce 2007 a 2009. Hlavní část práce tvoří příloha pojatá jako soubor testových úloh a příkladů (většina řešených) podle obsahu sylabu Obecné chemie, která se vyučuje v prvním ročníku studijních oborů chemie na Přírodovědecké fakultě Masarykovy univerzity. Tento soubor úloh může v budoucnosti sloužit jako hodnotný studijní materiál pro studenty, kteří si budou chtít průběžně testovat svoje znalosti a lépe se připravit na průběh zkoušky z Obecné chemie.
ANNOTATION This bachelor work is concerned with evaluation and statistic of General chemistry written exams administered during autumn 2009. The valuable statistical data provide comparison of three selected exercises given in the tests in years 2007 and 2009. The main part of this work is a question set, attached at the end of this thesis work as an appendix, which contains exercises from all chapters of General chemistry. This question set can be used as good studying material in the future for students during their knowledge testing or preparation for exams
KLÍČOVÁ SLOVA Obecná chemie, didaktický test, atom, elektron, periodická tabulka, atomové jádro, chemická vazba, teorie VSEPR, hybridizace, molekulové orbitaly, komplexní sloučeniny, pevné látky, termodynamika a kinetika, roztoky, elektrochemie, kyseliny a zásady, plyny.
KEYWORDS General chemistry, didactic test, atom, electron, periodic table, nucleus, chemical bond, VSEPR theory, hybridization, molecular orbital, complex compounds, solids, thermodynamics and kinetics, solutions, electrochemistry, acids and bases, gasses.
Obsah 1. ÚVOD ............................................................................................................................ 7 2. DIDAKTICKÉ TESTOVÁNÍ ............................................................................................... 8 2.1. VLASTNOSTI DIDAKTICKÉHO TESTU ......................................................................... 8 2.1.1.
OBJEKTIVITA................................................................................................ 9
2.1.2.
VALIDITA ..................................................................................................... 9
2.1.3.
RELIABILITA ................................................................................................ 9
2.1.4.
CITLIVOST .................................................................................................. 10
2.2. DRUHY DIDAKTICKÝCH TESTŮ................................................................................ 10 2.3. KONSTRUKCE DIDAKTICKÉHO TESTU ...................................................................... 12 2.3.1.
PLÁNOVÁNÍ TESTU ..................................................................................... 12
2.3.2.
SESTAVOVÁNÍ TESTU ................................................................................. 12
2.3.3.
OVĚŘOVÁNÍ TESTU..................................................................................... 13
3. VYHODNOCENÍ ZÁVĚREČNÉ PÍSEMNÉ ZKOUŠKY Z PŘEDMĚTU C1020 − PODZIM 2009 . 14 3.1. CELKOVÁ BILANCE ................................................................................................. 14 3.2. VARIANTY ZKUŠEBNÍCH TESTŮ PODZIM 2009 ......................................................... 16 3.3. SROVNÁNÍ ÚLOH Z JEDNOTLIVÝCH VARIANT – PODZIM 2007 A 2009 ..................... 20 3.3.1.
KOMPLEXNÍ SLOUČENINY .......................................................................... 20
3.3.2.
TERMODYNAMIKA ..................................................................................... 20
3.3.3.
KINETIKA ROVNOVÁŽNÝCH REAKCÍ ........................................................... 21
4. ZÁVĚR ........................................................................................................................ 33 LITERATURA A DALŠÍ ZDROJE .......................................................................................... 35
1.
Úvod
Studuji třetím rokem na Přírodovědecké fakultě Masarykovy univerzity učitelský obor v kombinaci chemie – fyzika. V souvislosti se svým studijním oborem jsem se snažil tvořit i tuto bakalářskou práci. Zabývá se v podstatě dvěma velkými tématy, z nichž jedno je řazeno klasicky v hlavní stati práce, druhá část práce je poté řazena jako příloha. Ve hlavní části práce se zabývám vyhodnocením a statistikou zkouškových písemných prací pro předmět C1020 – Obecná chemie, které se předkládaly ke zkoušce v akademickém období podzim 2009. Uvádím výsledky nejprve obecné, poté s detailním pohledem na konkrétní vyhodnocovací kritérium. Pro vyhodnocování jsem měl k dispozici výsledky z psaných písemných prací z roku 2007. Tyto výsledky jsem následně podle určitých postupů srovnával a dostal tak grafické srovnání úspěšnosti studentů ze dvou lech, což jsou velmi cenná data. Vyučující si mohou udělat dobrý obrázek o tom, jak byly které testy pro studenty obtížné či nikoliv. Před vlastním vyhodnocením testu je však nutné testy nejprve sestavit, předložit studentům a až poté můžeme provádět vyhodnocení. O teorii didaktického testu, o tom, jak by správný test měl vypadat, čím se řídit apod. se budu zabývat v první menší části této práce. V této kapitole jsem čerpal z různých literárních zdrojů, prameny jsou uvedeny na konci práce dle obsahu. Druhá velká část práce, jak jsem uvedl o pár řádků výše, je řazena jako rozsáhlá příloha P I. V této příloze jsem sestavil testové otázky pro předmět C1020 Obecná chemie, které se přímo váží na sylabus předmětu a testové otázky jsou tvořeny postupně podle kapitol, které vyučoval doc. RNDr. Jiří Pinkas, Ph.D. během semestru podzim 2009. Příloha obsahuje přes 100 příkladů, vždy s odkazem na správnou odpověď. Úlohy, které byly složité či obtížné, jsou se stručným postupem řešeny ihned po vlastním zadání.
7
2.
Didaktické testování
Didaktický testem se obecně rozumí sestavení daného počtu úloh, které mohou být svým zadáním pro jednotlivou skupinu testovaných různé, avšak obsahem většinou totožné. Podmínky pro testované jedince bývají shodné a výstupným měřítkem po testování bývá číselná hodnota (většinou počet získaných bodů). Pojem didaktického testování nebo didaktického testu obvykle vyjadřuje objektivní hodnocení a zjišťování znalostní a porozumění vyučované látce u nějaké cílové skupiny (studenti, žáci). Podle B. Byčkovského je didaktický test: „Didaktický test je nástroj systematického zjišťování výsledků výuky.“1 Základem každého vzdělávacího procesu je proces výuky a vyučování. Nejzákladnější výstupní charakteristikou učitele po proběhnutí procesu výuky bývá hodnocení studentů a žáků. Obecně můžeme tento proces nazvat zkouškou. Zkouška může mít určitě více podob – ústní, písemná, kombinace těchto dvou. Pro konkrétní účely předmětu C1020 se praktikuje kombinace posledního zmiňovaného, tedy kombinace zkoušky ústní a písemné. Nejběžnějším záměrem předložit vybraný druh zkoušky, bývá ověřování dosavadního pochopení a osvojení znalostní a dovedností ve vymezeném časovém úseku. Vlastní tvorba, hodnocení a ověřování didaktického testu se řídí většinou podle předem stanovených zásad a pravidel.
2.1.
Vlastnosti didaktického testu
Didaktický test většinou tvoříme proto, abychom zjistili úroveň znalostní a dovedností studentů či žáků v určité oblasti učiva. Data a výstupy, které z testu získáme, můžeme považovat skutečně za hodnotné pouze tehdy, je-li test sestaven jako kvalitní měřící nástroj pro testovanou cílovou skupinu. Test můžeme považovat za „kvalitní“, jsou-li splněny následující kritéria: • Objektivita, • validita, • reliabilita, • citlivost.
8
2.1.1.
Objektivita
Objektivitou správně nastaveného didaktického testu se rozumí obecné podmínky, které by měly být splněny tak, aby ve výsledku testování záleželo opravdu pouze na znalostech a dovednostech testované skupiny. Příkladem neobjektivního posouzení může být vztah studenta-učitele (možné psychologické ovlivnění) při ústní zkoušce. V „dobrém“ objektivním testu pak nalezneme stejné úlohy (zadání může být různé, obsah a podstata však nikoliv), které jsou pro studenty totožné, stejně jako časový limit na vypracování. Při nasazení shodných výchozích podmínek pro každého studenta získáme výsledky, které můžeme mezi sebou porovnávat (srovnání studentů či žáků podle jejich úspěšnosti). 2.1.2.
Validita
Test splňuje podmínky validity tehdy, zdali zkouší, měří a testuje to, co skutečně má. V našem případě je didaktický test validní tehdy, testuje-li znalosti a dovednosti studentů. Nízkou validitu může způsobit například složitý složité otázky testu. Na vysoké úrovni jsou zařazeny doplňující logické, matematické a myšlenkové operace, které musí student použít, aby se dopracoval k úspěšnému vyřešení úlohy. Je třeba ale upozornit, že mohou nastat takové momenty, kdy budou použity nadměrně obtížné operace, které budou studentům zcela neznámé (pro učitele však zcela jasné). K tomuto faktoru se váže skutečnost, že test by měl obsahovat pouze učivo, které bylo probráno nebo učivo, ke kterému se lze z dosavadních poznatků dopracovat například následným vyvozováním. Další faktor, který ovlivňuje validitu testu, je zadání úlohy. Z nepřesného, nesrozumitelného nebo i nekompletního zadání nemůže být požadováno regulérní a plnohodnotná validita. Každý student by mohl úlohu pochopit jinak a tvořit následně koncovou statistiku po vykonání testu by bylo obtížné, jelikož bychom neměli jasně daná pravidla pro její sestavení. 2.1.3.
Reliabilita
Reliabilita v podstatě vyjadřuje přesnost a spolehlivost testu. Reliabilní test je takový, který měří a porovnává přesně, není zatížen okolními vlivy. Didaktický test, který předložíme studentům či žákům, by měl poskytovat skutečně výsledky o jejich znalostech a užitých dovednostech.
9
Spolehlivostí se myslí, že při opakovaném měření a ověřování výsledků činnosti studentů přináší stabilní, opakovatelné výsledky. Je logické, že pokud takový test není přesný, neměří spolehlivě, nemůžeme od něho výstupní data porovnávat a vyvozovat určité závěry o studentech. V souvislosti s validitou se požaduje, že čím je vyšší reliabilita (možné od 0 – 1), tím je vyšší validita testu. Je však nutné podotknout, že reliabilita může být rovna 1 – test měří zcela přesně a spolehlivě, ale validita nemusí být splněna. Test totiž mohl měřit zcela něco jiného, než se ve výsledku požadovalo. Koeficient reliability se požaduje zjišťovat též při tvorbě všech standardizovaných testů (k druhům tesů se dostaneme později). 2.1.4.
Citlivost
Citlivostí neboli diskriminací se rozumí schopnost rozlišení úrovně znalostí a dovedností studentů v souvislosti s připraveným didaktickým testem. Pokud je test správně připraven a koncipován, měla by se cílová testovací skupina citlivě a přiměřeně rozmístit podél určené bodové stupnice. Pro různé druhy a účely tvořených testů se však citlivost může dost výrazně lišit (př. test z autoškoly, test na vysokou školy, test absolutních znalostí, apod.). 2
2.2.
Druhy didaktických testů
Didaktické testy, se kterými se můžeme v pedagogické praxi setkat, se liší svým obsahem, zadáním, charakteristikou a cílem, pro který byl vlastní test vytvořen. Každý takový test má svoje specifické vlastnosti, podobu. Záleží také na tom, jaké informace chceme po provedení testu získat, jaké výstupní hodnoty požadujeme. Všechny tyto požadavky lze do jisté míry shrnout do následujícího přehledu kritérií. Podle P. Byčkovského rozlišujeme: Kritérium zadání Testy na papíře, ústní testy, elektronické testy, speciální a kombinované testy. Kritérium měření charakteristiky výkonu Testy úrovně – nepoužívají obvykle žádný časový limit. Testy se vzrůstající obtížností, kde je výkon dán pouze úrovní vědomostí a dovedností testovaného. Testy rychlosti – měří jakou rychlostí je schopen student zvládnout určitý zadaný úkol. Obsahují většinou jednoduché úlohy a mají pevně stanovený časový limit.
10
Kritérium dokonalosti přípravy testu a jeho příslušenství Standardizované testy – profesionálně připravované testy, které mají jasně daná pravidla a cíle. Jsou důkladně promyšlené, požaduje se vysoká reliabilita. K dispozici je pro uživatele tzv. manuál a standard – kvůli hodnocení dosažených výkonů. Nestandardizované testy – tyto testy si připravuje každý učitel sám. Neprovádí se ověřování testu, jelikož se test neuplatnil na větší počet žáků, a tedy nejsou známy vlastnosti testu. Kritérium povahy činnosti testovaného Testy kognitivní – testy měří a ověřují intelektové znalosti a dovednosti. Testy psychomotorické – testy ověřují dovednosti v psychomotorických oblastech. Míra specifičnosti učení zjišťovaného testem Testy výsledků výuky – měří především znalosti a dovednosti, které studenti v dané oblasti získali. Testy studijních předpokladů – zkoumají a měří obecné vlastnosti testovaného subjektu potřebné k dalšímu studiu, je velmi citlivý. Uplatňuje se u přijímacích zkoušek na vyšší typy škol. Kritérium interpretace výkonu Testy ověřující – neboli testy absolutního výkonu. Požaduje se dosažení nejlepšího výsledku. Měří se pouze úroveň vědomostí a znalostí, které studenti získali v určité oblasti. Výsledek se neporovnává s ostatními testovanými, mluvíme o tom, zdali testovaný „uspěl či nikoliv“. Testy rozlišující – výsledkem toho testu je porovnání testovaného s ostatními ze skupiny, tvoří se pořadí podle úspěšnosti od nejlepšího. Jestli byl student úspěšný či nikoliv, tak závisí i na ostatních studentech. Kritérium časového zařazení do výuky Testy vstupní – zadávají se většinou na začátku učebního bloku, sledují vědomosti, které jsou nebytně nutné k jeho úspěšnému zvládnutí. Testy průběžné – zadávají se většinou pro malý úsek učiva, přináší učiteli informace o tom, jak žáci zvládají probírané učivo. Zadávají se většinou během výuky.
11
Testy výstupní – neboli testy sumativní. Informují učitele o hodnocení žáků na konci výukového celku či období. Kritérium tematického rozsahu Monotematické (jediné téma učiva), polytematické (kombinace témat k testování).1
2.3.
Konstrukce didaktického testu
Tvorba kvalitního a praktického didaktického testu je velmi obtížný úkol, který s sebou nese mnoho práce a úsilí. Při vlastním sestavování testu vždy sledujeme, neobsahuje-li test úlohy, které svou podobnou snižují validitu, reliabilitu, citlivost apod. Pokud však dojde k dodržení všech těchto faktů a požadavků, vytvoříme kvalitní didaktický test s určitými vlastnostmi. Takový test s přesně stanovenými vlastnostmi nám přinese regulérní hodnocení a výsledky úrovně dovedností, znalostí a vědomostí testovaných studentů či žáků. Při tvorbě didaktického testu bychom se měli řídit následujícím postupem: a) Plánování testu, b) sestavování testu, c) ověřování testu. 2.3.1.
Plánování testu
V první části tvorby testu se nepouštíme do horečného tvoření testových otázek, ale uvědomujeme si cíle, které chceme testem dosáhnout, jaké výsledky požadujeme. Dále určujeme obsah učiva a dovedností, které by se měly v testu objevovat, a tedy i měřit. Specifikací vybraného obsahu učiva určíme, jakou část učiva mají jednotlivé úlohy zkoušet, na jakou úroveň znalostí a dovedností se mají u studentů zaměřovat. Další možným postupem je tvoření testových otázek podle výukových cílů, kterých se má během výuky dosáhnout. 2.3.2.
Sestavování testu
Vlastní sestavování testových úloh se řídí podle naplánovaného harmonogramu. Otázky řadíme s určitou smysluplností. Důležitým faktem je odhad pracovní doby, kterou studenti potřebují na vypracování, a vytvoření hodnotícího kritéria, podle kterého budeme následně studenty hodnotit. Otázky v testu mohou mít mnoho podob – otázky se širokou odpovědí, otázky s výběrem odpovědi, otázky doplňovací, otázky přiřazovací, dichotomické otázky, atd.
12
2.3.3.
Ověřování testu
Při naplánování a sestavení didaktického testu je nutné test následně ověřit. U standardizovaných testů jsou na takové postupy kladeny silné nároky a bezpečnostní pravidla kvůli úniku připravených úloh. Příkladem může být vytvořený test pro příjicí zkoušky na VŠ, kdy test vyzkouší na vzorku subjektů, podle jejichž výsledku můžeme určit, zdali je test kvalitní a testuje přesně to, pro co byl vytvořen. U nestandardizovaných testů „učitelských“, které jsou tvořeny většinou pro vlastní potřebu učitele, stačí ověřit test na studentech, které přímo vyučujeme. Je výhodné test předkládat větší skupině studentů či žáků, určité vlastnosti takového testu lze lépe vymezit.3
13
3.
Vyhodnocení závěrečné písemné zkoušky z předmětu C1020
(Obecná chemie) - podzim 2009 3.1.
Celková bilance
Celkový počet zapsaných studentů na začátku semestru podzim 2009 činil 310 osob. Je nutné však dodat, že se vyskytly u studentů různé studijní důvody, které způsobily, že konečný počet zapsaných studentů v Informačním systému (později už jen IS) Masarykovy univerzity pro předmět C1020 v semestru podzim 2009 činil 296 osob. Celkově bylo vypsáno 7 zkušebních termínů. V každém zkušebním termínu se psala určitá varianta zkoušky (postupně A až G). Tab. č. 1 a Graf č. 1 dokládají statistiku jednotlivého zastoupení studentů, kteří se na zkušební termín dostavili a absolvovali vlastní písemnou zkoušku. Tab. č. 1. Statistika přihlášených studentů na jednotlivé zkušební termíny.
Termín 8.1.2010 12.1.2010 21.1.2010 28.1.2010 1.2.2010 9.2.2010 16.2.2010 Počet
19
27
59
67
66
68
66
Max.
75
80
80
75
80
84
84
počet studentů
Studenti přihlášení na zkušební termíny 80 70 60 50 40 30 20 10 0
termín Graf č. 1. Statistika přihlášených studentů na jednotlivé zkušební termíny.
Následující Tab. č. 2, 3, 4, 5 a Grafy č. 2, 3 jsou sumárními výsledky hodnocení (obdržených známek) studentů podle jednotlivých pokusů (až do úspěšného absolvování). Studenti, kteří se nedostavili ke zkoušce, jsou označeni symbolem "−" (hlavním důvodem je pravděpodobně ukončení studia). 14
Tab. č. 2. Počty studentů a jejich hodnocení při prvním pokusu zkoušky.
Hodnocení zkoušky První pokus A B C D E F − 19 33 27 27 43 3 45
Tab. č. 3. Počty studentů a jejich hodnocení při druhém pokusu zkoušky.
Hodnocení zkoušky Druhý pokus FA FB FC FD FE FF F− − − −A −F 3
6
5
8
26 37
6
1
1
Tab. č. 4. Počty studentů a jejich hodnocení při třetím pokusu zkoušky.
Hodnocení zkoušky Třetí pokus FFB FFE FFF F−F −F− −FF 1
5
7
1
1
Tab. č. 5. Sumární výsledky hodnocení studentů u písemné zkoušky.
Hodnocení zkoušky Sumárně A B C D E F − 23 40 32 35 74 53 53
15
1
4
počet studentů
Počty studentů a jejich hodnocení dle pokusů 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 A
B
C
D
E
F
− FA FB FC FD FE FF F− − − −A −F FFB FFE FFF F−F −F− −FF známky
Graf č. 2. Počty studentů a jejich hodnocení dle pokusů u písemné zkoušky.
počet
Sumární výsledky hodnocení studentů 80 70 60 50 40 30 20 10 0 A
B
C
D
E
F
−
známky Graf č. 3. Sumární výsledky hodnocení studentů u písemné zkoušky.
3.2.
Varianty zkušebních testů podzim 2009
V této kapitole se budeme věnovat vyhodnocení jednotlivých variant testu, které se předkládaly ke zkoušce. Výsledky budeme zpracovávat sumárně s pohledem na procentuální vyjádření celkové úspěšnosti studentů. Dalším parametrem statistiky bude výběr třech zásadních úloh, které se týkají určitých oblastí obecné chemie. Jejich vyhodnocením dostaneme přehledné grafické výstupy. Tyto výstupy srovnáme se statistickými výsledky úloh, které se objevily v písemných zkouškách C1020 – podzim 2007. Dostaneme tak přehled a srovnání úloh ze dvou let, z něhož můžeme pozorovat, zda byly na-
16
příklad testy pro podzim 2009 zatížené faktem, že se nekonaly přijímací zkoušky pro obor chemie, a tedy do studijních programů se přihlásili studenti, kteří svými výsledky dokládají nevhodnost výběru tohoto oboru pro jejich studium. Varianta A Počet zapsaných studentů na tento termín činil 19 osob ze 75 možných. V písemné zkoušce bylo celkem 20 testových otázek. Maximální počet získatelných bodů činil 100. Nejvyšší bodový zisk v této variantě činil 83 bodů, od kterého se vyměřovala stupnice pro hodnocení ostatních studentů. Varianta B Počet zapsaných studentů na druhý termín písemné zkoušky činil 27 osob z 80 možných. Bylo celkem zadáno 20 zkušebních úloh, z nichž byly některé obvyklým způsobem rozčleněny na menší bodované celky. Maximální počet získatelných bodů činil 100. Nejvyšší bodový zisk v druhé variantě činil 78,5 bodů. Varianta C Počet zapsaných studentů na třetí termín činil 59 osob z 80 možných. V této variantě bylo opět zadáno 20 úloh, některé bodové po menších celcích, kdy maximální počet bodů činil 100. Nejvyšší bodový zisk ve třetí variantě testu činil 85 bodů. Varianta D Počet zapsaných studentů na čtvrtý termín činil 67 osob ze 75 možných. Při srovnání jednotlivého zastoupení vidíme, že tento termín obsahoval jako druhý nejvíce zapsaných studentů. Varianta obsahovala celkem 21 zadaných úloh. Maximální počet bodů činil 100. Nejvyšší bodový zisk ve čtvrté variantě činil 82 bodů. Varianta E Počet zapsaných studentů na pátý termín činil 66 osob z 80 možných. Psaná varianta obsahovala celkem 20 úloh. Maximální počet bodů činil 100. V této variantě byl dosažen nejvyšší bodový zisk 83 bodů. Varianta F Počet zapsaných studentů na šestý termín činil 68 osob z 84 možných. Na tuto variantu se přihlásilo nejvíce studentů ze všech termínů, nabízených pro zkoušku C1020 – podzim 2009. Počet zadávaných úloh byl opět 20 a nejvyšší bodový zisk činil 92 bodů, což je zároveň nejlépe napsaný zkušební test ze všech studentů. Maximální počet bodů činil 100.
17
Varianta G Na poslední nabízený termín se přihlásilo 66 osob z 84 možných. V sedmé variantě byl dosažen nejvyšší bodový zisk 77 bodů. Písemná část obsahovala celkem 21 úloh. Maximální počet bodů činil 100. Známky udělované studentům se vždy řadily postupným rovnoměrným rozdělováním od nejvyššího počtu bodů po hranici 50 bodů. Tato hranice znamenala konečný bodový zisk pro známku E, počátkem 49 bodů student obdržel známku F. Nutno poznamenat, že se někteří studenti dostávali do záporných bodových zisků – vypovídá o jejich nepřipravenosti či hrubému podcenění písemné zkoušky. Následující Tab. č. 6 a Grafy č. 4 – 10 ukazují zpracování výsledků hodnocení studentů pro všechny varianty písemné zkoušky pro předmět C1020 – podzim 2009.
Tab. č. 6. Výsledné známky variant testů pro podzim 2009.
Známky A
B
C
D
E
F
SUMA
varianta A
1
6
2
2
3
5
19
varianta B
3
1
2
2
2
17
27
varianta C
5
6
3
6
11
28
59
varianta D
7
11
9
8
13
19
67
varianta E
2
4
7
4
12
37
66
varianta F
4
10
6
12
11
25
68
varianta G
1
0
1
1
19
44
66
SUMA
23
38
30
35
71
175
372
Při srovnání Tab č. 5 a Tab č. 6 vidíme, že se výsledky počtů známek liší. Tento fakt je dán tím, že jsme vyhodnocovali všechny písemné práce studentů prvního ročníku, kteří nastoupili do studia především ze středních škol. Ke studiu do chemických oborů však nastoupili i studenti, kteří buď přestoupili anebo začali studovat obor znovu. Tito studenti byli zařazeni do zápisu C1020, nicméně pokud měli z předchozího studia zkoušku úspěšně vykonanou, byla jim platně uznána. Jejich známky pak nejsou započteny k písemným pracím, které jsme vyhodnocovali.
18
Výsledné známky varianty B
Výsledné známky varianty A 5,3%
11,1% 3,7%
A
26,3%
B 31,6%
7,4%
C
B C
7,4%
D 63,0%
E
7,4%
15,8% F 10,5%
A
D E F
10,5%
Graf. č. 4 a 5. Výsledné známky testu varianty A a B (první a druhý termín).
Výsledné známky varianty C
Výsledné známky varianty D
8,5%
10,4% 10,2%
A
A
28,4%
B 5,1% 47,5% 10,2%
16,4%
B
C
C
D
D
E
13,4%
F
F
19,4%
18,6%
E
11,9%
Graf. č. 6 a 7. Výsledné známky testu varianty C a D (třetí a čtvrtý termín).
Výsledné známky varianty E
Výsledné známky varianty F
3,0% 6,1%
5,9% 10,6%
A
14,7%
B 6,1%
B
36,8%
C
C 8,8%
D
56,1%
E 18,2%
A
D E
F
17,6% 16,2%
Graf. č. 8 a 9. Výsledné známky testu varianty E (pátý a šestý termín).
19
F
Výsledné známky varianty G 1,5% 0,0% 1,5%
1,5% A 28,8%
B C D E
66,7%
F
Graf. č. 10. Výsledné známky testu varianty G (sedmý termín).
3.3.
Srovnání úloh z jednotlivých variant – podzim 2007 a 2009
Úlohy, které vybereme, budeme srovnávat ve všech variantách psaných v roce 2009, tak v roce 2007. Výběr úloh se zaměří na tři oblasti obecné chemie: termodynamika, komplexní sloučeniny a kinetika rovnovážných reakcí. V každé variantě se tyto úlohy objevovaly v nejrůznějších variacích, nicméně principiálně zůstávaly vždy stejné. Nyní bych naznačil obecný popis zadání otázek, které se k jednotlivým oblastem vázaly. 3.3.1.
Komplexní sloučeniny
Úloha zaměřená na zapsání elektronové konfigurace centrálního atomu v komplexu, určení zaplnění d-orbitalů centrálního atomu elektrony, nakreslení diagramu energetických hladin d-orbitalů, případně určení multiplicity takového elektronového uspořádání nebo zapsání, je-li komplex vysoko či nízko-spinový. Maximální počet bodů: 10. 3.3.2.
Termodynamika
Pro zadanou reakci bylo za úkol vypočítat v různých variacích ∆H, ∆S reakce nebo celkovou ∆G reakce a vyvodit důsledky plynoucí z vypočteného výsledku. Maximální počet bodů: 5 nebo 4 body (záleželo na variantě testu).
20
3.3.3.
Kinetika rovnovážných reakcí
Pro zadanou rovnici rovnovážné reakce, při které se podle zadání měnily podmínky, bylo třeba určit změny, které nastanou v systému podle Le Chatelierova principu. Maximální počet bodů: 5. Tab. č. 7 – 14 ukazují počty studentů a jejich výsledky v obou ročnících ve všech psaných testových variantách. Tab. č. 7. Bodové hodnocení úloh z variant A. Varianta A
Komplexní sloučeniny
Termodynamika
Kinetika
Body
10 – 9
8–7
6–5
4–3
2–0
Podzim 2007
2
1
1
5
15
Podzim 2009
6
1
1
4
7
Body
4
3
2
1
0
Podzim 2007
8
0
1
2
13
Podzim 2009
12
1
1
0
5
Body
5
4
3
2
1–0
Podzim 2007
0
7
1
9
7
Podzim 2009
2
3
9
3
2
Tab. č. 8. Bodové hodnocení úloh z variant B. Varianta B
Komplexní sloučeniny
Termodynamika
Kinetika
Body
10 – 9
8–7
6–5
4–3
2–0
Podzim 2007
3
2
2
7
38
Podzim 2009
13
1
7
5
3
Body
5
4
3
2
1–0
Podzim 2007
29
7
2
1
13
Podzim 2009
10
1
1
1
14
Body
5
4
3
2
1–0
Podzim 2007
17
15
6
9
5
Podzim 2009
14
8
3
1
1
21
Tab. č. 9. Bodové hodnocení úloh z variant C. Varianta C
Komplexní sloučeniny
Termodynamika
Kinetika
Body
10 – 9
8–7
6–5
4–3
2–0
Podzim 2007
10
4
6
7
29
Podzim 2009
26
4
7
13
9
Body
5
4
3
2
1–0
Podzim 2007
14
7
3
20
12
Podzim 2009
13
8
1
15
22
Body
5
4
3
2
1–0
Podzim 2007
19
23
6
4
4
Podzim 2009
13
20
14
11
1
Tab. č. 10. Bodové hodnocení úloh z variant D. Varianta D
Komplexní sloučeniny
Termodynamika
Kinetika
Body
10 – 9
8–7
6–5
4–3
2–0
Podzim 2007
14
6
4
13
17
Podzim 2009
25
10
17
8
7
Body
5
4
3
2
1–0
Podzim 2007
2
3
0
24
25
Podzim 2009
5
0
1
29
32
Body
5
4
3
2
1–0
Podzim 2007
5
29
8
9
3
Podzim 2009
13
32
10
9
3
Tab. č. 11. Bodové hodnocení úloh z variant E. Varianta E
Komplexní sloučeniny
Body
10 – 9
8–7
6–5
4–3
2–0
Podzim 2007
3
0
6
4
14
Podzim 2009
25
10
14
3
14
Body
5
4
3
2
1–0
Podzim 2007
3
0
0
0
24
Body
4
3
2
1
0
Podzim 2009
10
0
5
3
48
Body
5
4
3
2
1–0
Podzim 2007
5
7
14
2
1
Podzim 2009
16
24
15
8
3
Termodynamika
Kinetika
22
Tab. č. 12. Bodové hodnocení úloh z variant F. Varianta F
Komplexní sloučeniny
Body
10 – 9
8–7
6–5
4–3
2–0
Podzim 2007
9
15
2
5
35
Podzim 2009
23
10
13
7
15
Body
5
4
3
2
1–0
Podzim 2007
28
2
5
4
27
Body
4
3
2
1
0
Podzim 2009
4
32
4
10
18
Body
5
4
3
2
1–0
Podzim 2007
30
15
10
6
5
Podzim 2009
27
29
10
1
1
Termodynamika
Kinetika
Tab. č. 13. Bodové hodnocení úloh z variant G. Varianta G
Komplexní sloučeniny
Body
10 – 9
8–7
6–5
4–3
2–0
Podzim 2007
6
2
3
5
26
Podzim 2009
2
17
18
10
19
Body
5
4
3
2
1–0
Podzim 2007
7
0
9
8
18
Body
4
3
2
1
0
Podzim 2009
7
2
16
11
30
Termodynamika
23
Tab. č. 14. Celkový přehled ze dvou let. Celkový přehled podzim 2007 a 2009
Komplexní sloučeniny
Termodynamika
Kinetika
Body
10 – 9
8–7
6–5
4–3
2–0
Podzim 2007
47
30
24
46
174
Procenta
14,6
9,3
7,5
14,3
54,2
Podzim 2009
120
53
77
50
74
Procenta
32,1
14,2
20,6
13,4
19,8
Body
5–4
3
2
1–0
Podzim 2007
110
19
58
134
Procenta
34,3
5,9
18,1
41,7
Podzim 2009
70
38
71
193
Procenta
18,8
10,2
19,1
51,9
Body
5
4
3
2
1–0
Podzim 2007
76
96
45
39
25
Procenta
27,0
34,2
16,0
13,9
8,9
Podzim 2009
85
116
61
33
11
Procenta
27,8
37,9
19,9
10,8
3,6
Poznámka k variantě G: Podle Tab. č. 13 vidíme, že není uvedeno srovnání úlohy zaměřené na kinetiku – při prozkoumání všech úloh varianty G z podzimu 2009 a 2007 nebylo možné určit plně vyhovující úlohy, které by se svým obsahem blížily tak, abych mohl vlastní srovnání provést. Zaměřil jsem se tedy na ostatní dvě úlohy, které požadavkům plně vyhovují. Následující Grafy č. 11 – 36 ukazují hodnoty předchozích tabulek v grafickém zpracování (sloupcový graf), na kterých vidíme vždy srovnání výsledků určité varianty z roku 2007 a 2009. Nakonec je přiřazen sumární grafický výstup procentuálního počtu zastoupení studentů ze všech variant pro jednotlivou vybranou úlohu ze zkoušky. Tyto grafy jsou zřejmě zásadní pro první pohled statistiky. Můžeme v nich porovnávat procentuální úspěšnost studentů ze dvou let a vidět rozdíly obdržených bodů (tedy i připravenosti) studentů z jednotlivého roku.
24
počet studentů
Komplexní sloučeniny A 16 14 12 10 8 6 4 2 0
pod 2007 pod 2009 10-9
8-7
6-5
4-3
2-0
body Graf č. 11. Komplexní sloučeniny – varianta A.
počet studentů
Komplexní sloučeniny B 40 35 30 25 20 15 10 5 0
pod 2007 pod 2009 10-9
8-7
6-5
4-3
2-0
body Graf č. 12. Komplexní sloučeniny – varianta B.
počet studentů
Komplexní sloučeniny C 35 30 25 20 15 10 5 0
pod 2007 pod 2009 10-9
8-7
6-5
4-3
2-0
body Graf č. 13. Komplexní sloučeniny – varianta C.
25
počet studentů
Komplexní sloučeniny D 30 25 20 15 10 5 0
pod 2007 pod 2009 10-9
8-7
6-5
4-3
2-0
body Graf č. 14. Komplexní sloučeniny – varianta D.
počet studentů
Komplexní sloučeniny E 30 25 20 15 10 5 0
pod 2007 pod 2009 10-9
8-7
6-5
4-3
2-0
body Graf č. 15. Komplexní sloučeniny – varianta E.
počet studentů
Komplexní sloučeniny F 40 35 30 25 20 15 10 5 0
pod 2007 pod 2009
10-9
8-7
6-5
4-3
2-0
body Graf č. 16. Komplexní sloučeniny – varianta F.
26
počet studentů
Komplexní sloučeniny G 30 25 20 15 10 5 0
pod 2007 pod 2009 10-9
8-7
6-5
4-3
2-0
body Graf č. 17. Komplexní sloučeniny – varianta G.
počet studentů
Termodynamika A 16 14 12 10 8 6 4 2 0
pod 2007 pod 2009
5-4
3
2
1-0
body Graf č. 18. Termodynamika – varianta A.
počet studentů
Termodynamika B 40 35 30 25 20 15 10 5 0
pod 2007 pod 2009 5-4
3
2
1-0
body Graf č. 19. Termodynamika – varianta B.
27
Termodynamika C počet studentů
25 20 15 10
pod 2007
5
pod 2009
0 5-4
3
2
1-0
body Graf č. 20. Termodynamika – varianta C.
počet studentů
Termodynamika D 35 30 25 20 15 10 5 0
pod 2007 pod 2009 5-4
3
2
1-0
body Graf č. 21. Termodynamika – varianta D.
počet studentů
Termodynamika E 60 50 40 30 pod 2007
20 10 0
pod 2009 5-4
3
2
1-0
body Graf č. 22. Termodynamika – varianta E.
28
počet studentů
Termodynamika F 35 30 25 20 15 10 5 0
pod 2007 pod 2009 5-4
3
2
1-0
body Graf č. 23. Termodynamika – varianta F.
počet studentů
Termodynamika G 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
pod 2007 pod 2009
5-4
3
2
1-0
body Graf č. 24. Termodynamika – varianta G.
Kinetika A počet studentů
10 8 6 4
pod 2007
2
pod 2009
0 5
4
3
2
1-0
body Graf č. 25. Kinetika – varianta A.
29
Kinetika B počet studentů
20 15 10 pod 2007 5
pod 2009
0 5
4
3
2
1-0
body Graf č. 26. Kinetika – varianta B.
Kinetika C počet studentů
25 20 15 10
pod 2007
5
pod 2009
0 5
4
3
2
1-0
body Graf č. 27. Kinetika – varianta C.
počet studentů
Kinetika D 35 30 25 20 15 10 5 0
pod 2007 pod 2009 5
4
3
2
1-0
body Graf č. 28. Kinetika – varianta D.
30
počet studentů
Kinetika E 30 25 20 15 10 5 0
pod 2007 pod 2009 5
4
3
2
1-0
body Graf č. 29. Kinetika – varianta E.
počet studentů
Kinetika F 35 30 25 20 15 10 5 0
pod 2007 pod 2009 5
4
3
2
1-0
body Graf č. 30. Kinetika – varianta F.
Komplexní sloučeniny 2007
Komplexní sloučeniny 2009
14,6%
19,8% 10-9 9,3%
8-7 6-5
54,2%
7,5%
32,1%
10-9 8-7 6-5
13,4%
4-3
4-3
2-0
2-0
14,3% 20,6% Graf č. 31 a 32. Sumární výsledky – komplexní sloučeniny.
31
14,2%
Termodynamika 2009
Termodynamika 2007
18,8% 34,3% 41,7%
5-4
5-4
3 2
10,2%
51,9%
3 2
1-0
1-0
5,9%
19,1%
18,1% Graf č. 33 a 34. Sumární výsledky – termodynamika.
Kinetika 2007
Kinetika 2009
8,9% 13,9%
10,8% 27,0%
3,6% 27,8%
5 4 3
16,0%
5 4
19,9%
3
2
2
1-0
1-0
34,2%
37,9%
Graf č. 35 a 36. Sumární výsledky – kinetika.
32
4.
ZÁVĚR
Tuto bakalářskou práci jsem rozdělil na tři základní velká témata, která jsem zařadil postupně do číslovaných kapitol – teorie didaktického testu, vyhodnocení písemných zkoušek a příloha. V první části jsem se zabýval teorií a následně praktickými návody, jak tvořit hodnotné, validní a reliabilní didaktické testy. Vystupuje zde mnoho nadefinovaných pojmů, podmínek a vlastností, které je nutné dodržet. Jestliže podmínky dodržíme, určíme vzorek testovaných subjektů, můžeme si být jisti, že získáme test, který bude mít určité vlastnosti a bude měřit skutečně to, co má. Takový standardizovaný test, který bude mít přesně nadefinované vlastnosti je však velmi těžké vytvořit, což jasně vyplynulo z textu. Pro takové účely jsou zřízené specializované firmy a instituce. Pro všední, pedagogické účely vystačí nestandardizované testy, které si učitel připravuje sám, pro vlastní potřebu. Ale i takový test vyžaduje velkou dávku vloženého úsilí, času, trpělivosti a energie. Vyhodnocení písemných testů ze zkoušky C1020 Obecná chemie (podzim 2009) bylo náplní druhé části této práce. Vystupuje zde mnoho tabulek a grafů s přehlednými výsledky o úspěšnosti studentů na jednotlivých zkušebních termínech. Domnívám se, že tato část je velmi hodnotná pro vyučujícího tohoto předmětu. Může zde vidět různé charakteristiky konečného vyhodnocení, kvalitu a kvantitu udělených známek apod. Zásadní je srovnání třech úloh z každé písemné varianty z roku 2009 a 2007, kde můžeme najít porovnání, jaká úloha byla v daném roce úspěšnější či naopak. Při pohledu na celkové výsledky studentů v testech psaných v roce 2009 vidíme trendy určitých maxim nepravidelné myšlené funkce – konkrétně při známkách B a E. Tyto testy jsou tedy reliabilní, případně validní pro známky A – D. Známky jsou velmi pravidelně rozvrženy (dáno zcela určitě rozvržením známkovací stupnice od nejlepšího výsledku po vhodných intervalech, pro každou variantu ideální), při čemž je zachovaný nejnižší počet získaných známek pro známku A (testy porovnaly dovednosti zkoušených a vybraly skutečně ty nejlepší studenty). Maximum známky B znamená velmi kvalitní přípravu a s tím související výborné znalosti studentů. O přípravě povrchní či zanedbané určitě vypovídá vysoká hodnota známky E a též známky F v porovnání s ostatními. Výsledky vypovídající o práci studentů jsou patrné též u porovnání testů z roku 2007 a 2009. Úlohy, které se zadávaly do testů, byly velmi podobné, obtížností takřka stejné.
33
Jejich zadání bylo vždy pozměněno pro konkrétní princip a způsob řešení. Znalosti z kapitol obecné chemie, které byly požadovány pro úspěšné řešení úloh, byly shodné. Neobjevila se úloha, která by svým zadáním byla nějak výjimečná. Při pohledu na výsledky úlohy o komplexních sloučeninách vidíme, že v roce 2007 byla úspěšnost úlohy mnohem nižší než v roce 2009. Opačný fakt platí pro úlohy termodynamiky, kdy naopak úspěšnější hodnoty vidíme v roce 2009. Hodnoty sobě podobné přináší třetí vybraná úloha, kdy rok 2007 a 2009 vykazuje „stabilní“ výsledky s mírnými výchylkami. Podle těchto výsledků můžeme říci, že úspěšnost úloh z roku 2007 a 2009 se přelévá z jedné na druhou a nelze podle toho tvrdit, který rok byl „lepším“ a který „horším“. Příloha, která je přiřazena na konci za literárními a dalšími zdroji, je vlastně základním tématem, jak uvádí i hlavní nadpis této práce. Vytvořil jsem zde přes 100 testových příkladů, které mají vždy čtyři možnosti na výběr odpovědi, jedna odpověď je vždy správná. K úlohám, které si to vyžadovaly, jsem uvedl stručný postup a její vlastní řešení. Tato příloha může sloužit studentům jako motivace k důkladnější přípravě na zkoušku, jelikož jsou zde úlohy, které se striktně váží ke kapitolám přednášky z C1020. Některé úlohy by se svým zadáním a podobou mohly využít i na nějaké zkouškové písemné práci v budoucnosti.
34
Literatura a další zdroje Odkazovaná literatura z textu [1] Byčkovský, P.: Základy měření výsledků výuky. Tvorba didaktického testu. Praha, ČVUT 1982. [2], [3] Chráska, M.: Didaktické testy. Paido, Brno 1999. Použitá literatura [1] Feigl, Dorothy M; Hill, John W.: General, organic, and biological chemistry: foundations of life. 2nd ed. New York: Macmillan Publishing Company, 1986. 589 s. ISBN 002336730X. [2] Halliday, D.; Resnick, R.; Walker, J.: Fyzika: vysokoškolská učebnice obecné fyziky. Vyd. 1. Brno: VUTIUM, 2000. 1198 s. ISBN 8021418680 [3] Hill, John W.: General chemistry. 4th ed. Upper Saddle River, N.J.: Pearson Prentice Hall, 2005. xxvii, 107. ISBN 0-13-118003-7. [4] Jančářová, I.; Jančář, L.: Základní chemické výpočty. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická universita, 2002. 115 s. ISBN 8071575755. [5] Maňák, J.: Nárys didaktiky. Brno: MU, 1992. [6] Růžička, A.; Toužín, J.: Problémy a příklady z obecné chemie: názvosloví anorganických sloučenin. 8. nezměn. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2007. 148 s. ISBN 9788021042735 [7] Skalková, J.: Obecná didaktika. První vydání. Praha, ISV nakladatelství 1999, 292 s. Edice Pedagogika. Obsahuje bibliografii. ISBN 80-85866-33-1. [8] Zumdahl, Steven S.; Zumdahl, Susan A.: Chemistry. 6th ed. Boston: Houghton Mifflin Company, 2003. xxiv, 1102. ISBN 0-618-22156-5. Internetové a další zdroje [1] http://www.cermat.cz [2] http://en.wikipedia.org/wiki/Chemistry [3] Elektronické materiály doc. RNDr. Jiřího Pinkase, Ph.D pro předmět Obecná chemie, podzim 2007 a 2009.
35
