Mgr. Linda Šťastná Gymnázium Ústí nad Labem (fyzika a chemie) Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy v Praze (Vzdělávání v chemii) „DIAGNOSTIKA PREKONCEPTŮ VYBRANÝCH SPOLEČNÝCH POJMŮ MEZI CHEMIÍ A FYZIKOU NA ZÁKLADNÍ ŠKOLE“
OBSAH PREZENTACE 1. Výuka chemie a fyziky v ČR a ve vybraných zemích Evropy 2. Mezipředmětové vztahy 3. Prekoncepty – žákovská pojetí 4. Popis provedení a vyhodnocení výzkumu 5. Výsledky a jejich diskuse 6. Koncepce předmětu integrujícího fyziku a chemii 5. Závěr
VÝUKA CHEMIE A FYZIKY V ČR ZÁKLADNÍ ŠKOLA Fy CH Př -
6. 7. 8. 9.
6
-
6
OBECNÁ ŠKOLA
NÁRODNÍ ŠKOLA Fy Př CH
Fy
CH
Př
1
-
2
3
-
1
-
1
4
-
2
1
1
1 +1
2 +1
1 +1
4
4 + možnosti z tzv. nadstavbové části
VÝUKA CHEMIE A FYZIKY VE VYBRANÝCH ZEMÍCH EVROPY
STÁT
Počet ročníků, ve kterých je předmět vyučován a týdenní hodinová dotace
PŘEDMĚT
Fyzika 2. 3. 6 3 3 4 4 x 4 4
1. Česko Dánsko Estonsko Finsko Kypr Lucembursko Polsko
F F F F F F F-A*
CH CH CH CH CH CH CH
Slovensko Švédsko
F F
CH CH
Francie Itálie
F + CH F+CH+PŘ+M
Malta Portugalsko Rakousko Španělsko
F + CH + PŘ F + CH F + CH F + CH
2 3 7 3 4 3
3 2 800 hodin ** 1.
4.
1.
-
2 2 3 1
-
4
2
3
2.
Chemie 2. 3. 4 2 1 1 x 4 4
4. -
2 2 800 hodin ** 3. 4.
x 6
6
6
-
4
4
4
4
-
-
x 2
2 x
MEZIPŘEDMĚTOVÉ VZTAHY • Pojmy společné pro fyziku a chemii atom, stavba atomu, ionty, molekuly, protonové číslo, látka, hmotnost, látkové množství, rychlost, chemický prvek, periodická soustava prvků, chemické značky, chemické názvosloví, práce s tabulkami, chemické rovnice, prvky (uhlík, kyslík, dusík, vodík….), sloučeniny a směsi (voda, vzduch), vlastnosti látek, elektrochemie, elektrolýza, vedení elektrického proudu v kapalinách, galvanický článek, akumulátor, roztoky, difúze, názvy skleněných nádob, hustota, teplota varu, teplota tání, tání, skupenství, změny skupenství, polovodiče, teplo, energie, zákon zachování energie, zdroje energie, obnovitelné zdroje energie, radioaktivita, jaderné reakce, jaderné palivo.....
PREKONCEPTY – ŽÁKOVSKÁ POJETÍ
„Prekonceptem se rozumí žákova prvotní představa o určitém pojmu, která je tvořena dosavadními žákovými informacemi a individuálními zkušenostmi, které žáci získali z různých školních a mimoškolních zdrojů.“
VÝZKUMNÉ METODY A NÁSTROJE
• Obsahová analýza žákovských textů • Dotazník • Didaktický test • Afektivní škály • Pojmové mapy • Kresby
POPIS VÝZKUMNÉHO VZORKU 1/ ZŠ Elišky Krásnohorské , Elišky Krásnohorské 4 , 400 01 Ústí nad Labem - Skřivánek 2/ ZŠ Mírová , Mírová 4 , 400 11 Ústí nad Labem - Severní Terasa 3/ ZŠ Rabasova , Rabasova 3 , 400 11 Ústí nad Labem - Dobětice 4/ ZŠ Skřivánek , SNP 6 , 400 01 Ústí nad Labem - Skřivánek 5/ ZŠ Stříbrnická , Stříbrnická 4 , 400 11 Ústí nad Labem – Stříbrníky
Počet žáků ŽÁKOVSKÉ TEXTY , DOTAZNÍK , TEST , AFEKTIVNÍ ŠKÁLY
Ročník
VODA
VZDUCH
SKUPENSTVÍ
ATOM
GALVANICKÝ ČLÁNEK
5.
60
60
60
60
60
7.
60
60
60
60
60
9.
60
60
60
60
60
POJMOVÉ MAPY
Ročník
VODA
VZDUCH
SKUPENSTVÍ
ATOM
GALVANICKÝ ČLÁNEK
5.
30
30
30
30
30
7.
30
30
30
30
30
9.
30
30
30
30
30
KRESBY
Ročník
VODA
VZDUCH
SKUPENSTVÍ
ATOM
GALVANICKÝ ČLÁNEK
5.
25
25
25
25
25
7.
25
25
25
25
25
9.
25
25
25
25
25
VÝSLEDKY DIAGNOSTIKY PREKONCEPTŮ A JEJICH DISKUSE Voda - Obsahová analýza žákovských textů , Dotazník , Didaktický test , Afektivní škály , Pojmové mapy , Kresby
Vzduch - Obsahová analýza žákovských textů , Dotazník , Didaktický test , Afektivní škály , Pojmové mapy , Kresby
Skupenství - Obsahová analýza žákovských textů , Dotazník , Didaktický test , Afektivní škály , Pojmové mapy , Kresby
Atom - Obsahová analýza žákovských textů , Dotazník , Didaktický test , Afektivní škály , Pojmové mapy , Kresby
Galvanický článek - Obsahová analýza žákovských textů , Dotazník , Didaktický test , Afektivní škály , Pojmové mapy , Kresby
VODA
OBSAHOVÁ ANALÝZA ŽÁKOVSKÝCH TEXTŮ Pátý ročník * Vlastnosti „voda může zmrznout, mění se na páru, je tekutá, mokrá, neživá (nedýchá a nepřijímá potravu), je průhledná, teče, prší, sněží, má různá skupenství, voda se při 100°C mění na páru, voda se při 0°C mění na led, když je led tak na povrchu vody je 0°C a na dně jsou 4°C“.
* Použití „používá jí každý člověk, myje se v ní nádobí, dělají se z ní nápoje, pere se v ní, čistíme si s ní zuby, popohání mlýnská kola, vaří se s ní, koupeme se v ní“.
* Ekologie „záplavy, vody mohou být znečištěné, voda v českých rybnících je velice znečištěna“.
* Voda jako podmínka života „bez vody nemohli žít lidé, ani zvířata, je nezbytnou podmínkou pro živé organismy, žijí v ní různé organismy (rostliny i živočichové), ve vodě se zrodil život, člověk nemůže ve vodě žít (protože nemá žábry), bez ní by neexistoval život, bez ní bychom umřeli“
* Druhy vod „voda – slaná, sladká, pitná, nepitná, užitková, podzemní, minerální, léčivá, železitá“.
* Výskyt „voda se vyskytuje v mořích, řekách, oceánech, rybnících, potocích, ledovcích, přehradách, loužích, vodopádech, vody je 2/3 zemského povrchu“.
* Složení vody „chemický vzorec H2O, voda se skládá z vodíku a
kyslíku“.
* Ostatní „německy se řekne der Wasser, je rodu ženského, voda je živel, pokud je na planetě voda, říká se, že je na ní život, vznikla přírodou, je to podstatné jméno“.
Sedmý ročník * Vlastnosti „je tekutá, kapalná, snadno dělitelná, málo stlačitelná, má vodorovnou hladinu, dá se přelévat, dokáže měnit skupenství, zaujme tvar nádoby, čistá voda je průhledná, je bez barvy, má různou příchuť, při 100°C se dostává do varu, dá se obarvit, vodu můžeme destilovat, působí na ní gravitační síla (takže nelítá), lze jí vzít do ruky“.
* Použití „používá se v hydraulice, k přípravě nápojů, využívá se k výrobě elektřiny, pití, mytí, koupání, vaření, potřebná k pokusům“.
Devátý ročník „Destilovaná voda se používá do autobaterií a žehliček, naše tělo obsahuje 75% vody, krystalová voda (Na2CO3.10 H2O), destilovaná voda nevodí elektrický proud, hustota = 998 kg/m3 (největší je při 4°C), tepelná kapacita 4,8 kJ/kg.°C, při zmrznutí zvětšuje svůj objem, měkká a tvrdá voda, voda způsobuje rezavění a usazování vodního kamene, obnovitelný zdroj energie, potřebná k fotosyntéze, voda se z planety neztratí (pokud jí neodvezeme lodí do vesmíru)“.
GRUPA A - vlastnosti B - voda jako podmínka života
VODA 5. ročník 76 46
7. ročník 136 44
9. ročník 82 60
28 33 48 15 5 6 15 272
34 41 32 8 14 2 14 325
63 39 53 3 46 0 6 352
C – výskyt D - druhy vod E – použití F – ekologie G – složení H – koloběh vody I – ostatní Σ 5. ročník
7. ročník
9. ročník
140 120 100 četnost prvků
80 60 40 20 0
A
B
C
D
E
F
název grupy
G
H
I
POJMOVÉ MAPY - 5. ročník
POJMOVÉ MAPY - 7. ročník
POJMOVÉ MAPY - 9. ročník
KRESBY - 5. ročník
KRESBY - 9. ročník
VZDUCH
DOTAZNÍK • • • • • • • • • • •
A – ve škole B – doma C – od kamaráda D – z knížky E – z časopisu F – z televize G – z rádia H – z počítače (internet) I – jiná možnost J – nevzpomínám si K – tento pojem neznám
Kde a od koho jsi poprvé slyšel / la pojem "VZDUCH"? Jak jsi se o tomto pojmu dozvěděl / la? 5. ročník
9. ročník
7. ročník
35 30 25
počet 20 odpovědí 15 10 5 0 A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
typ odpovědi
Ve skupině jiná možnost se vyskytly tyto odpovědi: „Maminky jsem se zeptal, jak dýcháme a mamča mi řekla, že kdybychom neměli vzduch, tak by jsme nedýchali. A ostatní mi vysvětlila babička.“ , „už od narození vím, že dýcháme vzduch“, „sám, vždyť ho dýchám“.
POJMOVÉ MAPY - 5. ročník
KRESBY - 7. ročník
SKUPENSTVÍ
POJMOVÉ MAPY - 9. ročník
KRESBY - 9. ročník
ATOM
DIDAKTICKÝ TEST - 7. ročník
úkol: Nakresli model atomu uhlíku (nápověda: uhlík má protonové číslo 6, je šestým prvkem v periodické soustavě prvků).
AFEKTIVNÍ ŠKÁLY
aritmetický průměr
Aritmetické průměry hodnot afektivní dimenze pro jednotlivé ročníky pojem ATOM
5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 5
7 ročník
9
KRESBY - 7. ročník
KRESBY - 9. ročník
KRESBY - 9. ročník
GALVANICKÝ ČLÁNEK
DOTAZNÍK - 5. ročník
DIDAKTICKÝ TEST - 5. ročník úkol: Žárovka se rozsvítí při napětí 9V. Kolik tužkových baterií budeme potřebovat zapojit do obvodu, aby se žárovka rozsvítila? Jedna tužková baterie poskytuje napětí 1,5V.
KRESBY - 7. ročník
ZÁVĚR •
dětská pojetí je možné diagnostikovat pomocí rozličných metod a nástrojů,
•
dětská pojetí pojmů ovlivňují různé mimoškolní vlivy, nejvíce se ovšem na dětských pojetí diagnostikovaných pojmů podílí školní výuka (hlavně u pojmů atom a galvanický článek),
•
u řady prekonceptů nelze postihnout jejich původ (voda, vzduch), u některých je původ jednoznačný (galvanický článek – výuka chemie a fyziky),
•
žáci žáci mají v současné době rozsáhlé možnosti pro vyhledávání informací (internet, multimediální technika), ovšem nejvíce informací se jim stále dostává v rámci výuky,
•
mimoškolní vlivy se mohou stát významných zdrojem miskoncepcí,
•
cílená školní výuka nevěnuje dostatečnou pozornost vytváření vazeb nových poznatků s již existujícími znalostmi žáků, jak se ukazovalo na žáky vytvořených pojmových mapách,
•
při diagnostice se prokázalo malé sepjetí „školních“ poznatků s běžným denním životem žáků,
•
• •
žáci se s některými pojmy v explicitně formulované podobě v běžném denním životě příliš nesetkávají, neví co je daným pojmem označováno, přestože s konkrétním jevem či předmětem mají individuální zkušenost (skupenství, galvanický článek), dětská pojetí lze využít nejen během tradiční výuky, ale i v rámci projektového vyučování, heuristické metody výuky, techniky brainstormingu či brainwritingu atd., co se týká výuky fyziky a chemie, ukazuje se z různých hledisek, že je výhodné oba předměty integrovat - učitelům to umožní Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání.
Rámcové osnovy integrovaného předmětu Fyzika a chemie ROČNÍK
TEMATICKÝ CELEK
6.
Fyzika a chemie je všude kolem nás! Vlastnosti látek a jejich částicové složení – z čeho jsou předměty kolem nás? Učíme se měřit - měření fyzikálních veličin, práce v laboratoři. Tepelné jevy. Směsi. Poznáváme sílu a její účinky.
7.
Zkoumáme pohyb. Chemické prvky, sloučeniny a PSP. Luštíme chemické písmo - anorganické názvosloví. Chemické reakce - jak se látky přeměňují? Voda a vzduch. Mechanické vlastnosti kapalin a plynů.
8.
Dvouprvkové sloučeniny. Kyseliny a hydroxidy. Soli. Světelné jevy. Zvukové jevy. Z čeho získáváme energii, energie a její přeměny.
9.
Uhlovodíky – nejpočetnější látky v přírodě. Deriváty uhlovodíků. Elektrické a magnetické jevy. Elektřina a chemická reakce - redoxní reakce. Významné látky v organismech. Země a vesmír. Fyzika, chemie a společnost.
KONEC
