Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy
KATALOG POŽADAVKŮ K MATURITNÍ ZKOUŠCE
PŘÍRODOVĚDNĚ TECHNICKÝ ZÁKLAD ZKOUŠKA ZADÁVANÁ MINISTERSTVEM ŠKOLSTVÍ, MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY
Zpracoval: ÚIV – CENTRUM PRO ZJIŠŤOVÁNÍ VÝSLEDKŮ VZDĚLÁVÁNÍ Schválilo Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy dne 4. 10. 2005 pod č. j. 26 674/05-2/10 s účinností od školního roku 2007/2008
OBSAH Úvod Očekávané znalosti a dovednosti (cílové kompetence) Maturitní požadavky (specifické cíle) ke zkoušce z přírodovědně technického základu zadávané Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy Obecná specifikace maturitní zkoušky z přírodovědně technického základu zadávané Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy Příklady testových úloh
ÚVOD Účel a obsah katalogu Účelem Katalogu požadavků k maturitní zkoušce – přírodovědně technický základ je poskytnout všem jeho uživatelům informace o požadavcích kladených na žáky vzdělávacích programů v oborech vzdělání vedoucích k dosažení středního vzdělání s maturitní zkouškou. Přírodovědně technický základ je jednou ze čtyř zkoušek (dalšími jsou občanský základ, matematika 1 a informačně technologický základ), z nichž si žák vybírá volitelnou zkoušku ve společné části maturity. Pedagogické dokumenty ke katalogu a k maturitní zkoušce Požadavky zařazené do tohoto katalogu jsou v souladu s platnými pedagogickými dokumenty: (1) Učební dokumenty pro gymnázia. (Schválilo MŠMT ČR s platností od 1. 9. 1999) Praha, Fortuna 1999 (2) Standard vzdělávání ve čtyřletém gymnáziu. (Schválilo MŠMT ČR dne 12. 2. 1996) Praha, Fortuna 1999 (3) Učební osnovy všeobecně vzdělávacích předmětů pro střední odborné školy. Svazek 1. Svazek 2. Praha, Výzkumný ústav odborného školství 1998 (4) Standard středoškolského odborného vzdělávání. (Schválilo MŠMT ČR dne 18. 11. 1997) Praha, Fortuna 1999 (Složka všeobecného vzdělávání – do str. 50) Již z názvu zkoušky vyplývá, že její obsah bude zasahovat do takových oborů, jako je biologie, chemie, fyzika a zčásti také geografie, a zároveň bude obsahovat technické prvky. Cílem zkoušky však není ověřovat znalosti a dovednosti žáků v těchto vzdělávacích oborech do hloubky, jaká by se předpokládala u dílčích zkoušek z jednotlivých předmětů. Zkouška je koncipována na integrovaném pohledu na svět přírody a techniky. Jejím základním cílem je ověřit, nakolik žák dokáže pracovat s dostupnými informacemi z této oblasti a využívat je při řešení problémů.
OČEKÁVANÉ ZNALOSTI A DOVEDNOSTI (CÍLOVÉ KOMPETENCE) I když se očekává, že žák konající zkoušku z přírodovědně technického základu si osvojil znalosti nejzákladnějších přírodovědných a technických pojmů, jevů, zákonů a principů, zkouška se orientuje na ověření dovedností rozvíjených v rámci přírodovědného a technického vzdělávání. Předmětem zkoušky budou především dovednosti, které jsou nezbytné pro práci s přírodovědnými a technickými informacemi. Důraz je kladen na schopnosti žáka porozumět způsobům vyjadřování, které jsou typické pro přírodní vědy a techniku, a v tomto duchu také formulovat myšlenky a obhajovat závěry plynoucí z řešení různých problémů. Od žáka se očekává, že rozumí významu a dokáže využívat běžně používané symboly a specifické způsoby zápisu typické pro danou oblast přírodovědného vzdělávání, že se orientuje ve schématech, grafech, diagramech a že umí prezentovat získaná data. Požadavky ke zkoušce jsou rozčleněny do tří skupin: získávání a porozumění informacím, práce s informacemi, teoretické uvažování a řešení problémů.
2
MATURITNÍ POŽADAVKY (SPECIFICKÉ CÍLE) KE ZKOUŠCE Z PŘÍRODOVĚDNĚ TECHNICKÉHO ZÁKLADU ZADÁVANÉ MINISTERSTVEM ŠKOLSTVÍ, MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY Získávání informací a porozumění informacím Žák: - čte s porozuměním text s přírodovědně technickým zaměřením (na úrovni středoškolských učebnic, populárně-vědeckých časopisů), - vyhledá a interpretuje informace z přírodovědné a technické literatury, - vyhledá a interpretuje informace z ilustrací, map, schémat a fotografií, - orientuje se v tabulkách (např. odečte dvojice hodnot na sobě závislých veličin, doplní chybějící údaje v tabulce atd.), - orientuje se v grafech (např. odečte z nich hodnoty na sobě závislých veličin), - interpretuje graficky zaznamenanou závislost. Práce s informacemi Žák: - vybere z poskytnutých informací vše podstatné pro řešení úlohy, - hodnotí informace z různých pohledů a nalézá mezi nimi případné souvislosti, - klasifikuje objekty a jevy podle rozlišovacích znaků, - hodnotí věrohodnost předložených informací, - řeší úlohy kvalitativního i kvantitativního charakteru, - vyjádří získané údaje tabelárně i graficky. Teoretické uvažování a řešení problémů Žák: - zvolí vhodnou strategii řešení úkolu a zdůvodní svůj postup, - vyvozuje specifické závěry z obecnějších zákonů a využívá toho při řešení problémů či při rozhodování v nejrůznějších situacích, - rozpozná problém, zformuluje ho, zhodnotí různé postupy řešení, po jeho vyřešení zhodnotí získané výsledky a prezentuje je, - rozpozná důležitost různých přírodních objektů a procesů pro svůj vlastní život a jeho plnohodnotné naplňování, - rozpozná, resp. poučeně předvídá vlivy různých aktivit člověka na vybrané přírodní systémy či procesy, - posoudí aktivity člověka z hlediska lokálního, oblastního, kontinentálního i globálního, - vyhodnotí dostupné informace z hlediska ochrany svého zdraví a zdraví ostatních. Maturitní požadavky jsou ve zkoušce z přírodovědně technického základu ověřovány prostřednictvím testových úloh, jejichž obsah je vázán k tematickým okruhům vymezeným pro účely tohoto katalogu na základě platných pedagogických dokumentů. K úspěšnému řešení se předpokládají jen zcela základní znalosti z těchto tematických okruhů, hlavní důraz je kladen na ověřování výše specifikovaných dovedností.
Živá příroda, člověk a zdraví Struktura, funkce a životní procesy v lidském těle Orgány a orgánové soustavy lidského těla Imunita, transfúze Vznik a vývoj nového jedince od početí do stáří Lidské zdraví Zdravý životní styl a péče o zdraví Civilizační choroby a zásady prevence Infekce, epidemie, karanténa První pomoc při úrazu a při cévní příhodě Rozmnožování a dědičnost Pohlavní a nepohlavní rozmnožování a jeho význam z hlediska dědičnosti 3
Dědičnost a proměnlivost organismů Ekosystémy Potravní pyramidy, potravní diagramy či řetězce Vztahy mezi organismy
Neživá příroda, využití přírodních věd v technice Síla a pohyb Popis pohybu tělesa s využitím fyzikálních veličin jako dráha, okamžitá rychlost, průměrná rychlost, zrychlení Příčiny změn pohybového stavu tělesa (Newtonovy pohybové zákony) Jednoduché stroje (páka, pevná a volná kladka, nakloněná rovina) Voda a vzduch Hydrostatický a atmosférický tlak (Pascalův zákon, využití hydraulického zařízení) Archimédův zákon Světlo a zvuk Přímočaré šíření světla ve stejnorodém optickém prostředí, šíření světla na rozhraní dvou prostředí: zákon odrazu a zákon lomu (zobrazování předmětu pomocí rovinných a kulových zrcadel a čoček, princip optického vlákna, užití optických přístrojů – např. mikroskop) Rozklad světla na optickém hranolu, ohybové jevy a interference světla Vznik a šíření zvukového vlnění (vliv prostředí na šíření zvuku, škodlivé účinky hluku a možnosti jeho omezování, využití ultrazvuku) Teplo a teplota Vnitřní energie a její změna, teplo, teplota Změny skupenství látek Změna objemu pevných těles, kapalin a plynů při zahřívání nebo ochlazování, teplotní délková roztažnost pevných látek a užití v praxi (měření teploty, stavebnictví atd.) Způsoby přenosu tepla, tepelné ztráty Elektřina a magnetismus Vodiče, izolanty a polovodiče Ohmův zákon (pro část elektrického obvodu i pro uzavřený obvod) a Kirchhoffovy zákony (řešení jednoduchých praktických problémů s elektrickými obvody) Magnetické pole permanentního magnetu, cívky a vodiče s proudem Vznik indukovaného napětí (elektromagnetická indukce) Elektromagnet a jeho využití v technické praxi Základní stroje v energetice (alternátor, asynchronní elektromotor a transformátor) Energie Práce, výkon a účinnost Formy energie a přeměny různých forem energie (např. u padajících těles, u tělesa kmitajícího na pružině, u svítící žárovky) Motory (elektrické, spalovací) Jaderná energetika a jaderné záření, alternativní zdroje energie Bezpečnost práce s chemickými látkami Zásady bezpečné práce s chemickými látkami v běžném životě První pomoc při zasažení roztoky kyselin a hydroxidů Nebezpečné látky a přípravky – způsoby jejich označování (grafické symboly, R- a S-věty, označení při přepravě) Chování občanů při mimořádné události za úniku nebezpečných látek Soustavy látek Složení, oddělování jejich složek (usazování, filtrace, destilace, krystalizace, sublimace) Voda – druhy vod, vlastnosti, význam pro život na Zemi, čistota vody Vzduch – složení, čistota, teplotní inverze, smog, skleníkový efekt, ozonová vrstva Roztoky kyselin a zásad ve vodě, pH 4
Chemické reakce Výchozí látky a produkty, jednoduché chemické rovnice Neutralizace, reakce exotermní a endotermní, fotosyntéza Faktory ovlivňující rychlost chemických reakcí Chemické prvky a chemické sloučeniny Vlastnosti a použití (v běžném životě) významných kovů, nekovů, anorganických i organických sloučenin Chemický průmysl a udržitelný rozvoj Chemické výroby, suroviny, recyklace surovin a udržitelný rozvoj Průmyslová hnojiva, paliva, plasty, detergenty, pesticidy a udržitelný rozvoj Uplatňování produktů chemického průmyslu v životě člověka a v národním hospodářství
Země a životní prostředí Planeta Země Postavení Země ve vesmíru Pohyb Země kolem zemské osy a kolem Slunce Česká republika Přírodní podmínky České republiky Vyšší územně samosprávné celky České republiky Aktuální otázky životního prostředí na území ČR Praktický zeměpis Práce s mapou Posouzení ekonomických aspektů cestování (práce s jízdními řády apod.)
OBECNÁ SPECIFIKACE MATURITNÍ ZKOUŠKY Z PŘÍRODOVĚDNĚ TECHNICKÉHO ZÁKLADU ZADÁVANÉ MINISTERSTVEM ŠKOLSTVÍ, MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY Zkouška z přírodovědně technického základu se uskuteční formou písemného testu tvořeného uzavřenými úlohami různého typu a otevřenými úlohami se stručnou odpovědí. Maturitní test bude obsahovat z 80 % uzavřené úlohy, u nichž žák odpověď netvoří, ale vybírá z nabízených možností. Zbývajících 20 % testu budou tvořit úlohy otevřené, které vyžadují od žáka aktivní tvorbu odpovědi. Doba trvání testu je stanovena na 90 minut. Test charakterizují následující specifikační tabulky. První tabulka obsahuje procentuální zastoupení tří kategorií maturitních požadavků v testu: Dovednosti Získávání a porozumění informacím Práce s informacemi Teoretické uvažování a řešení problémů
% 30–40 30–40 30–40
Druhá tabulka obsahuje procentuální zastoupení tematických okruhů: Tematické okruhy Živá příroda, člověk a zdraví Neživá příroda, využití přírodních věd v technice Země a životní prostředí
% 20–30 50–60 20–30
V průběhu společné části maturitní zkoušky z přírodovědně technického základu nebudou mít žáci možnost využívat žádných pomůcek. Veškeré zdroje informací budou součástí testového sešitu.
PŘÍKLADY TESTOVÝCH ÚLOH Obsahem této kapitoly jsou ukázky různých typů testových úloh z přírodovědně technického základu. Jejich zastoupení necharakterizuje strukturu testu a nelze je považovat za příklad kompletně sestaveného testu pro společnou část maturitní zkoušky. Před textem každé testové úlohy je uvedeno její zařazení do struktury tematických okruhů a dovedností. 5
Úloha 1 Zařazení úlohy: práce s informacemi tematický okruh: Živá příroda, člověk a zdraví řešení: A – hltan, B – žaludek, C – játra, D – slinivka břišní, E – tlusté střevo Znění úlohy: Doplňte chybějící pojmy do schématu trávicí soustavy člověka.
slinné žlázy
dutina ústní A jícen C
B
žlučník
tenké střevo
D
E konečník Úloha 2 Zařazení úlohy: získávání a porozumění informacím tematický okruh: Živá příroda, člověk a zdraví řešení: A Znění úlohy: Na jednom stanovišti byl sledován vývoj dvou populací, které jsou ve vztahu symbiózy, což je stav , kdy vzájemné soužití dvou populací je oboustranně výhodné. V průběhu sledování se podmínky pro jednu populaci zlepšily natolik, že u populace byl zaznamenán růst početnosti. Která z křivek v následujícím grafu ukazuje, jak se ve stejném období změnila početnost druhé populace? A) B) C) D)
a
početnost populace
křivka a křivka b křivka c křivka d
b d
c čas
6
Text a obrázek k úlohám: 3 (Úlohy převzaty z Tomášek, V., Potužníková, E.: Netradiční úlohy. Praha: ÚIV. 2004, str.74 – 77.) V tlakovém hrnci lze uvařit jídlo rychleji než v obyčejném hrnci. Poklice je vybavená těsněním, které brání páře, aby unikala jinudy než otvorem uprostřed poklice. Na otvoru je kovový klobouček, který reguluje tlak. Na víku je ještě pojistka. Středový otvor
Pojistka Kovový klobouček umístěný na středovém otvoru umožňuje unikat jen omezenému množství páry.
Těsnění bránící páře v úniku.
Krok 1: Tlakový hrnec postavíme na sporák.
Krok 2: Kapalina se začíná vařit.
Pára
Kapalina
Když tlak příliš stoupne, otevře se pojistka!
Krok 3: Na poklici umístíme kovový klobouček . Kovový klobouček
ZVYŠOVÁNÍ TLAKU
7
Tlak (atm)
Kapalina
Pára
Teplota (°C)
Graf zobrazuje skupenství tekutiny v závislosti na teplotě a tlaku. Úloha 3.1 Zařazení úlohy: získávání a porozumění informacím tematický okruh: Neživá příroda, využití přírodních věd v technice řešení: NE, ANO, NE, ANO Znění úlohy: K zodpovězení otázky použijte informace z grafu. U každého tvrzení rozhodněte, je-li pravdivé nebo nepravdivé. Tvrzení
Výběr odpovědi
Graf vyjadřuje, že při konstantním tlaku má kapalina vyšší teplotu než pára. Teplota, při níž kapalina vře, s rostoucím tlakem roste. Zvýšení tlaku při konstantní teplotě způsobí přeměnu kapaliny v páru. V tlakovém hrnci uvaříme jídlo rychleji, protože v něm má kapalina vyšší teplotu než v obyčejném hrnci.
ANO/NE ANO/NE ANO/NE ANO/NE
Úloha 3.2 Zařazení úlohy: práce s informacemi tematický okruh: Neživá příroda, využití přírodních věd v technice řešení: NE, ANO, NE, ANO Znění úlohy: Janin tlakový hrnec není příliš účinný, jídlo v něm uvaří prakticky za stejnou dobu jako v obyčejném hrnci. Které z následujících tvrzení mohou být pravděpodobnou příčinou, proč tlakový hrnec nefunguje tak, jak má? Tvrzení
Výběr odpovědi
Pojistka není funkční. Těsnění nedoléhá, takže pára těsněním uniká. Otvor ve středu poklice je částečně ucpaný. Chybí klobouček regulující tlak.
ANO/NE ANO/NE ANO/NE ANO/NE
8
Úloha 3.3 Zařazení úlohy: práce s informacemi tematický okruh: Neživá příroda, využití přírodních věd v technice řešení: ANO, NE, ANO, NE Znění úlohy: V prvním sloupci jsou uvedeny čtyři možné závady tlakového hrnce. Rozhodněte, které z nich mohou způsobit nebezpečné zvýšení tlaku v hrnci. Tvrzení
Výběr odpovědi
Pojistka není funkční. Těsnění nedoléhá, takže pára těsněním uniká. Otvor ve středu poklice je ucpaný. Chybí klobouček regulující tlak.
ANO/NE ANO/NE ANO/NE ANO/NE
Text k úlohám 4 – 7. (Úlohy převzaty z Palečková, J., Mandíková, D.: Netradiční přírodovědné úlohy. Praha: ÚIV. 2003, str.72 – 74.)
Haváriemi s únikem nebezpečných látek a přípravků nazýváme takové události, kdy dojde při výrobě, manipulaci, skladování a používání k jejich úniku do okolí. (Patří sem i případy, kdy nebezpečné látky a přípravky unikají do okolí v důsledku teroristických akcí.) K nejnebezpečnějším vlastnostem látek a přípravků při haváriích patří jejich výbušnost, hořlavost, toxicita a dále žíravost a karcinogennost. Pro obyvatele jsou zvláště nebezpečné plynné látky, které mají vyšší molární hmotnost než dusík a kyslík (ve vzduchu). Ty se šíří „při zemi“ a lze je jen obtížně odvětrávat z přízemních a podzemních prostor. K nejrozšířenějším a nejčetněji používaným nebezpečným látkám patří chlor a amoniak. (Chlor se používá jako výchozí látka při velkém počtu chemických výrob, amoniak je též důležitou chemickou surovinou a v menších zásobnících je prakticky v každém provozu, kde se využívá v chladících a mrazících zařízeních.) Při nadýchání chlorem nebo amoniakem dochází k poleptání dýchacích cest, plic a očí. Tyto plyny vyvolávají podráždění kůže až tvorbu puchýřů. Významnou možností ochrany dýchacích cest proti nebezpečným látkám (o nižších koncentracích) je přiložení ve vodě namočeného ručníku, pleny či utěrky na ústa a na nos. U některých látek je možné zlepšit účinnost této improvizované ochrany namočením textilie do roztoku, který snižuje koncentraci nebezpečné látky vnikající do dýchacích cest. Úloha 4 Zařazení úlohy: práce s informacemi tematický okruh: Neživá příroda, využití přírodních věd v technice řešení: A Znění úlohy: Při haváriích s únikem všech nebezpečných látek je prvořadou zásadou ochrany: A) nepřibližovat se k místu havárie a vyhledat úkryt v nejbližší uzavřené místnosti B) okamžitě vyhledat výdejnu ochranných masek a dalších ochranných pomůcek C) zdržovat se mimo jakoukoliv budovu, nejlépe se co nejrychleji přemístit na volné prostranství D) vylézt na nejbližší strom
9
Úloha 5 Zařazení úlohy: práce s informacemi tematický okruh: Neživá příroda, využití přírodních věd v technice řešení: D Znění úlohy: Která z uvedených látek NENÍ (v žádném poměru se vzduchem) výbušná? A) methan B) propan – butan C) vodík D) oxid uhličitý Úloha 6 Zařazení úlohy: práce s informacemi tematický okruh: Neživá příroda, využití přírodních věd v technice řešení: C Znění úlohy: Která z uvedených látek nás při úniku neotráví? A) oxid uhelnatý B) chlor C) dusík D) amoniak Úloha 7 Zařazení úlohy: práce s informacemi tematický okruh: Země a životní prostředí řešení: C Znění úlohy: Proti účinku zásaditě reagujícího amoniaku je nejúčelnější namočit textilii, kterou si přiložíme na ústa a nos, do: A) vody B) roztoku hydrogenuhličitanu sodného C) roztoku kyseliny citronové D) roztoku mýdla
10
Úloha 8 Zařazení úlohy: získávání a porozumění informacím tematický okruh: Země a životní prostředí řešení: 8.1 A, 8.2 D, 8.3 B Znění úlohy: Budováním dálnic se zvyšuje atraktivita přilehlých míst pro investice do rozvoje průmyslových zón a zón obchodu a služeb. Přiřaďte ke každé z následujících dálnic město, které by mohlo využívat výhodné polohy blízko příslušné dálnice.
8.1 8.2 8.3 A) B) C) D)
D1 D5 D8 Humpolec Lovosice Otrokovice Rokycany
Úloha 9 Zařazení úlohy: práce s informacemi tematický okruh: Země a životní prostředí řešení: 9.1 C, 9.2 B, 9.3 A Znění úlohy: Přiřaďte k následujícím krajům odpovídající řádek v tabulce: 9.1 Jihomoravský 9.2 Karlovarský 9.3 Středočeský Podíl obyvatel Podíl kraje Podíl na HDP ČR s vysokoškolským městského v roce 1997 vzděláním obyvatelstva [%] [%] v roce 1998 [%] A) 56 8,3 5,2 B) 82 2,5 4,8 C) 63 10,3 8,4 D) 78 11,7 6,2
11
Podíl kraje na produkci emisí NOx v ČR v roce 1998 [%] 11,2 5,7 3,5 14,0
Migrační saldo v roce 1998 2501 -87 -551 -2025
Úloha 10 Zařazení úlohy: práce s informacemi tematický okruh: Země a životní prostředí řešení: C Znění úlohy: Následující graf obsahuje informace o podílech jednotlivých faktorů, které ovlivňují využívání území k zemědělským účelům. Popisované jsou regiony: Evropa, Jihovýchodní Asie, Jižní Amerika, Severní Amerika. Který sloupec v grafu patří Evropě? využitelné půdy pro zemědělství bez závažných omezení sucho
100 90 80 70
nevhodné minerální složení
60 % 50 40
nedostatek podzemních vod
30
nadbytek vody
20 10 0
trvale zmrzlá půda A)
B)
C)
D)
12
