Univerzita Karlova v Praze Přírodovědecká fakulta Katedra učitelství a didaktiky chemie
Tvorba motivačních materiálů pro výuku některých témat chemie Bc. Veronika Langerová
Diplomová práce Praha 2010
Školitel: RNDr. Petr Šmejkal, Ph.D.
Klíčová slova: chemické výpočty; fyzikální veličiny; výpočty z chemických rovnic; chemické vzdělávání; ICT ve výuce; webová prezentace; motivační materiály
Key words: chemical calculations; physical units; chemical equation calculation; chemical education; using ICT during lessons; website presentation; motivation elements
Prohlášení
Prohlašuji, že jsem tuto diplomovou práci vypracovala samostatně, pod vedením školitele RNDr. Petra Šmejkala, Ph.D., a že jsem všechny použité prameny řádně citovala.
Jsem si vědoma toho, že případné využití výsledků získaných v této práci, mimo Univerzitu Karlovu v Praze, je možné pouze po písemném souhlasu této univerzity.
V Praze dne..............................................
................................. Podpis
Poděkování
Na tomto místě bych ráda poděkovala RNDr. Petru Šmejkalovi, Ph.D. za pomoc při tvorbě této práce, zejména za četné rady a trpělivost. Velké díky patří také mé rodině, přátelům a partnerovi, především za psychickou podporu.
Seznam použitých zkratek (v abecedním pořadí)
CSS
Cascading Style Sheets (česky „šablona kaskádových stylů“)
fps
frames per second (česky „počet snímků za sekundu“)
HTML
HyperText Markup Language (česky „hypertextový značkovací jazyk“)
ICT
Information and Communication Technologies (česky „informační a komunikační technologie“)
kbps
kilobits per second (česky „kilobit za sekundu“)
MPEG-2
Motion Picture Experts Group standard 2 (česky „Skupina expertů pro pohyblivý obraz standard 2“)
MŠMT
Ministerstvo školství mládeže a tělovýchovy
RVP G
Rámcový vzdělávací program pro gymnázia
RVP
Rámcový vzdělávací program
ŠVP
Školní vzdělávací program
VBR
Variable BitRate (česky „proměnný datový tok“)
XHTML
Extensible
HyperText
Markup
Language
(česky
„rozšířitelný hypertextový značkovací jazyk“) XML
Extensible
Markup
značkovací jazyk“)
Language
(česky
„rozšiřitelný
Abstrakt
Tato diplomová práce je zaměřena na vytvoření výukového materiálu, který je využitelný k výuce a studiu některých obtížně pochopitelných tematických celků chemie na střední škole, přičemž se snaží svou formou alespoň částečně motivovat žáky ke studiu. Mezi problematické učivo chemie na středních školách patří téma fyzikálních veličin a chemických výpočtů, proto je výukový materiál věnován této oblasti. Součástí práce je vymezení obsahu učiva daného tématu v kurikulárních dokumentech platných v ČR pro vzdělávání na gymnáziu. V návaznosti na vymezení obsahu učiva v kurikulárních dokumentech bylo provedeno zhodnocení vybraných tištěných a elektronických zdrojů v českém a anglickém jazyce. Ze zhodnocení vyplynulo, že řada zdrojů není komplexní a obsahově se neshoduje s učivem vymezeným v kurikulárních dokumentech. Navíc většina zdrojů neobsahuje příliš mnoho motivačních prvků. Na základě tohoto zjištění byl vytvořen výukový a studijní materiál, vztahující se k tématu fyzikálních veličin a výpočtů v chemii, který je obsahově v souladu s vymezením učiva v RVP G a Katalogu požadavků zkoušek společné části maturitní zkoušky. Obsahuje tedy teoretické úvody a výpočty k fyzikálním veličinám látkové množství, hmotnostní a objemový zlomek, molární hmotnost, molární objem a molární koncentrace. Z chemických výpočtů se věnuje tématům výpočtů z chemických rovnic a vyjadřování složení roztoků. Forma studijního materiálu byla zvolena a realizována tak, aby alespoň částečně motivovala žáky ke studiu a přiblížila dané téma životní praxi. Formou práce je webová prezentace, která je doplněna obrázky, videi a flash animacemi. Jednotlivé tematické celky jsou pojaty jako příběhy z kouzelné vesničky, v nichž její obyvatelé řeší problémy běžného života. Tato forma byla zvolena nejen v teoretických pasážích, ale také při chemických výpočtech. Součástí práce jsou mimo řečeného i dokumenty určené studentům a učitelům. Jedná se o studijní materiály, metodické pokyny k pokusům, metodika výpočtů, flash animace, videa, obrázky a kompletní webová prezentace pro použití v off-line režimu.
Abstract
The diploma thesis deals with the design and preparation of a new educational material focused on the theme of “Quantities and calculations in chemistry” as expressed in RVP-G (Framework educational programme for secondary general education). The form of the presentation of the educational material was designed in context of motivation of students. Hence, the specific presentation was chosen – the website supplemented with pictures, videos and flash animations. As the connecting component and motivation element, the magician Chemulín solving chemical and other related (common life) problems of citizens of fairytale village was chosen. The main goal of this approach is better motivation of students to learn and process information. The thesis also include the circumscription of concepts of the theme “Quantities and calculations in chemistry” as specified by the RVP-G and other curricular documents in the Czech Republic. With due regard for these documents, the qualitative evaluation of the selected educational materials both in the Czech and English languages related to the mentioned theme was accomplished. The findings of the qualitative evaluation showed the insufficiency and incompleteness of the majority of the selected sources, mainly with regard to Framework Educational Programme for secondary general education. The evaluation also showed absence of the motivation elements in the selected sources.
CÍL PRÁCE .............................................................................................................................. 13
3.
VYMEZENÍ OBSAHU UČIVA V KURIKULÁRNÍCH DOKUMENTECH.......................... 14 3.1. 3.2.
4.
RÁMCOVÝ VZDĚLÁVACÍ PROGRAM PRO GYMNÁZIA................................................................. 14 KATALOG POŽADAVKŮ ZKOUŠEK SPOLEČNÉ ČÁSTI MATURITNÍ ZKOUŠKY ............................... 14
ZHODNOCENÍ DOSTUPNÝCH ZDROJŮ............................................................................. 16 4.1. TIŠTĚNÉ DOKUMENTY ............................................................................................................. 16 4.1.1. Přehled středoškolské chemie [10] .................................................................................... 17 4.1.2. Obecná a anorganická chemie [13]................................................................................... 18 4.1.3. Chemie pro čtyřletá gymnázia I [16] ................................................................................. 19 4.2. ELEKTRONICKÉ ZDROJE ........................................................................................................... 21 4.2.1. Internetové zdroje v českém jazyce .................................................................................... 21 4.2.1.1. 4.2.1.2. 4.2.1.3.
4.3.
Elektronické studijní texty ....................................................................................................... 22 Webové prezentace.................................................................................................................. 28 Internetové zdroje v anglickém jazyce..................................................................................... 31
SEZNAM POUŽITÝCH ZDROJŮ .......................................................................................... 69
SEZNAM PŘÍLOH............................................................................................................................ 74
1. Úvod V historii českého školství lze nalézt řadu významných mezníků, které jej zformovaly do dnešní podoby. Školní roky 2009/2010 a 2010/2011 budou pravděpodobně jedněmi z nich, jelikož v něm podle plánů MŠMT startují dvě velké změny gymnaziálního vzdělávání v našem školském systému. Od 1. 9. 2009 musí všechna gymnázia vyučovat podle vlastního ŠVP, který je v souladu s RVP G [1,2]. V roce 2011 by navíc měli první maturanti skládat svou „zkoušku dospělosti“ podle modelu tzv. náběhové fáze nové maturitní zkoušky [3]. Je tedy nutné zamyslet se nad otázkou, jaké jsou hlavní principy a myšlenky těchto změn a zda mají současní učitelé a studenti k dispozici takové studijní materiály a didaktické pomůcky, aby mohla výuka a studium na středních školách probíhat dle těchto principů. V současném pojetí vzdělávání v České Republice jsou kurikulární dokumenty vytvářeny na dvou úrovních – státní a školní. Státní úroveň kurikulárních dokumentů představují Národní program vzdělávání [4] a Rámcový vzdělávací program [5] pro danou etapu vzdělávacího procesu. Pro vzdělávání na úrovni gymnázia je závazný Rámcový vzdělávací program pro gymnázia [2]. Nová koncepce vzdělávání klade důraz na vybavení studentů klíčovými kompetencemi, což je „soubor vědomostí, dovedností, schopností, postojů a hodnot, které jsou důležité pro osobní rozvoj jedince, jeho aktivní zapojení do společnosti a budoucí uplatnění v životě“ [2]. Podle tohoto dokumentu má gymnázium „vytvářet náročné a motivující studijní prostředí, v němž žáci musí mít dostatek příležitostí osvojit si stanovenou úroveň klíčových kompetencí, tzn. osvojit si některé důležité vědomosti, dovednosti, postoje a hodnoty a dokázat je využít v osobním, občanském i profesním životě“ [2]. Dále RVP G upozorňuje na to, že „smyslem vzdělávání na gymnáziu není předkládat žákům co největší objem dílčích poznatků, fakt a dat, ale vybavit je systematickou a vyváženou strukturou vědění, naučit je zařazovat informace do smysluplného kontextu životní praxe a motivovat je k tomu, aby chtěli své vědomosti a dovednosti po celý život dále rozvíjet“ [2]. Podle RVP G je tedy nutné „uplatňovat ve vzdělávání postupy a metody podporující tvořivé myšlení, pohotovost a samostatnost žáků, využívat způsoby diferenciované výuky, nové organizační formy, zařazovat integrované předměty apod.“ [2]. Vzdělávání na gymnáziu by tedy podle
9
RVP G mělo probíhat tak, aby student byl v průběhu studia vybaven klíčovými kompetencemi a všeobecným rozhledem na úrovni střední školy, přičemž by měl tyto poznatky, schopnosti a dovednosti využívat v občanském i profesním životě [2]. Nová koncepce středoškolského vzdělávání navíc klade důraz na motivaci studentů a na propojení informací a dovedností s životní praxí [2]. Se školskou reformou dochází i ke změně role učitele a studentů ve vzdělávacím procesu. Učitel by měl mít funkci prostředníka, který vytváří prostředí ke vzdělávání, motivuje studenty, pomáhá jim osvojit si klíčové kompetence, aplikuje poznatky a dovednosti na situace běžného života a pomáhá najít cestu při řešení problémů. Studenti by se měli aktivně zapojit do bádání, řešení problémů, hodnocení, hledání souvislostí a nebýt jen pasivními příjemci faktů. Vzdělávací systém se mění od základů, což s sebou přináší potřebu nových výukových materiálů, didaktických pomůcek a prostředků, které by napomáhaly učitelům vyučovat v souladu s principy nové koncepce vzdělávání v ČR. V současné době mají kantoři a žáci k dispozici několik typů výukových materiálů použitelných při výuce chemie, které se liší formou, ale bohužel často mají shodný nebo podobný obsah. Dle formy lze tyto zdroje rozdělit do dvou skupin – tištěné a elektronické. Mezi tištěné materiály lze zahrnout především učebnice a přehledy středoškolské chemie. Velkou výhodou je jejich dlouhodobé rozvíjení a vylepšování, které je spojeno s tradičním pojetím výuky na středních školách. Z tohoto důvodu je možné je považovat za fakticky a didakticky relevantní. Většina učebnic však vznikla před vznikem RVP [5], proto nevycházejí přímo z principů školské reformy. Pokud jde o motivační prvky obsažené v učebnicích, jsou tyto dokumenty velmi omezeny právě svou tištěnou formou, která neumožňuje zařazení flash animací, audiovizuálních pomůcek, java aplettů, hypertextových odkazů apod. Nicméně i tištěné dokumenty je možné doplnit obrázky, ilustracemi, schématy, grafy apod., nebo méně tradičními prvky jako jsou vtipy, zajímavosti z historie, spojení s praktickým životem, pohádky, hlavolamy aj. Jak vyplývá ze zhodnocení tištěných zdrojů, motivačních prvků bývá v českých publikacích používaných při výuce chemie poskrovnu a omezují se většinou jen na obrázky, ilustrace a schémata. Učebnice navíc nestačí flexibilně reagovat na stále rychlejší rozvoj vědy a techniky. Neobsahují proto nejmodernější poznatky, které by také mohly motivovat žáky ke studiu chemie.
10
Ačkoliv jsou tištěné zdroje pravděpodobně nejvíce používanou didaktickou pomůckou učitelů, dnešní žáci a studenti využívají k vyhledávání informací téměř výhradně internet. Není se čemu divit, práce s počítačem je pohodlná a na internetu naleznete prakticky vše. Problém je však s množstvím informací, které nejsou vždy zcela důvěryhodné, a je proto nutné je dobře vyhodnotit a vytřídit. Průměrný student však netřídí a nehodnotí, jelikož text obvykle ani nečte. Označí vybranou pasáž, zadá „copy and paste“ a referát je hotový. Tento způsob práce s informacemi se negativně promítá při práci žáků s textem. Z vlastní praxe autorka usuzuje, že žákům dělá problém nejen přečtení odstavce delšího než pět řádku, ale navíc i porozumění textu. Pokud mají vyhledat informace v článku, marně hledají na papíře klávesovou zkratku ctrl+F nebo alespoň příkazový řádek, kam by mohli „naťukat“ www.google.cz [6]. Je tedy nutné brát v potaz stále rostoucí význam elektronických zdrojů informací, především těch volně dostupných na internetu. Učitelé by měli naučit studenty pracovat s těmito informacemi, ukázat jim relevantní zdroje a přizpůsobit metody a formy výuky současnému „elektronickému světu“. Jak již bylo řečeno, s moderními informačními a komunikačními technologiemi se většina lidí setkává pravidelně a využívá je k vyhledávání informací. Velký význam však mají i v oblasti vzdělávání, jelikož umožňují zařazení nových forem a metod výuky do vzdělávacího procesu. S pomocí powerpointových nebo flashových animací je možné znázornit abstraktní děje, videonahrávky nabízejí možnost ukázky nebezpečných nebo dlouhotrvajících pokusů apod. Aktivitu studentů lze zajistit například e-lerningovými programy, domácími úkoly zadanými přes internet atd. V neposlední řadě jsou ICT mocným nástrojem učitele k motivaci studentů. Bohužel téměř všechny české internetové stránky zabývající se problematikou chemických výpočtů nevyužívají možností ICT. Jedná se především o elektronické texty podobné těm tištěným, které navíc zřídkakdy obsahují jakékoliv motivační prvky. Obecně lze říct, že české internetové stránky mají téměř shodný obsah s tištěnými publikacemi a nijak nevyužívají prostředí, které jim ICT poskytují k motivaci studentů. Závěrem lze říci, že v současné době v České Republice chybí výukové materiály, které by umožňovaly vyučovat podle základních principů vycházejících z RVP G [2]. Dostupné publikace a internetové materiály víceméně pokrývají obsah
11
učiva uvedený v RVP G [2], ale nemotivují studenty k učení a k touze po poznání. Navíc nedostatečně propojují chemické poznatky s praktickým životem. Z tohoto důvodu si autorka jako svou diplomovou práci vybrala vytvoření výukového materiálu, který by vycházel z principů nové školské reformy a byl tak v souladu s RVP G [2] a Katalogem požadavků zkoušek společné části maturitní zkoušky [7]. Jako formu této práce byl zvolen elektronický materiál v podobě webových stránek. Tento formát se pravděpodobně nejvíce přibližuje současnému životnímu stylu a navíc lze využít řady motivačních a interaktivních prvků, které moderní informační a komunikační technologie nabízejí. Jako téma výukového materiálu byly zvoleny Veličiny a výpočty v chemii, jelikož tato kapitola je pro studenty na středních školách těžko pochopitelná. Podle autorky je nutné změnit přístup k výuce tohoto tématu a pokusit se najít takovou metodu a formu výuky, která by téma chemických výpočtů studentům přiblížila. Proto se ve své orientuje na implementaci motivačních prvků (např. obrázky, flash animace, vtipy, pohádkové příběhy, videa apod.) do výuky tohoto tématu a na propojení problematiky veličin a výpočtů v chemii s praktickým životem.
12
2. Cíl práce Hlavním cílem práce je vytvořit motivační studijní materiál k výuce tematického celku veličiny a výpočty v chemii, který je obsahově v souladu s Rámcovým vzdělávacím programem pro gymnázia [2] a Katalogem požadavků zkoušek společné části maturitní zkoušky [7]. Práce by se měla po formální i obsahové stránce přiblížit současným studentům a motivovat je ke studiu daného tématu chemie. Těchto hlavních cílů by mělo být dosaženo s pomocí následujících dílčích cílů: •
Vymezit obsah učiva tématu veličiny a výpočty v chemii, který je dán platnými kurikulárními dokumenty pro středoškolské vzdělávání.
•
Zhotovit zhodnocení tištěných a elektronických zdrojů, které se zabývají fyzikálními veličinami a výpočty v chemii.
•
Zvolit vhodné vývojové nástroje, software a prostředky pro prezentaci studijního materiálu.
•
Vytvořit webové rozhraní, na kterém bude prezentován obsah studijního materiálu.
•
Vytvořit motivační studijní materiál zaměřený na výuku a studium základních veličin a výpočtů v chemii.
13
3. Vymezení obsahu učiva v kurikulárních dokumentech Jak již bylo řečeno v úvodu, nejpozději od 1. 9. 2009 musí všechna gymnázia v ČR vyučovat podle vlastního ŠVP, který si škola vypracovává na základě RVP G [2]. Základním kurikulárním dokumentem pro gymnázia se tak stává RVP G [2], který však učivo vymezuje pouze rámcově. Proto je nutné se při určení obsahu tematického celku řídit také tím, co bude od žáků požadováno při maturitní zkoušce. Proto je při vymezení obsahu učiva tématu Veličiny a výpočty v chemii nutno vycházet nejen z RVP G [2], ale také z Katalogu požadavků zkoušek společné části maturitní zkoušky [7].
3.1. Rámcový vzdělávací program pro gymnázia Chemie je v rámci RVP G [2] zařazena spolu s fyzikou, biologií, geografií a geologií do vzdělávací oblasti Člověk a příroda. Je členěna podle klasického systému na chemii obecnou, anorganickou, organickou a biochemii. Téma Veličiny a výpočty v chemii je součástí vzdělávacího obsahu obecné chemie a je samostatnou kapitolou v rámci tohoto učiva. Z hlediska očekávaných výstupů má žák „provádět chemické výpočty a uplatňovat je při řešení praktických problémů“ [2]. Z RVP G [2] ovšem nevyplývá, které fyzikální veličiny si má žák osvojit, ani jaké chemické výpočty má provádět. Nicméně z formulace očekávaného výstupu RVP G [2] se autorka domnívá, že žák by si měl osvojit základní chemické výpočty potřebné pro laboratorní i životní praxi. Jsou to především stechiometrické výpočty (výpočty z chemických rovnic), výpočty z chemických vzorců a vyjadřování složení roztoků. V zásadě lze říci, že RVP G [2] nepřináší z hlediska obsahu učiva výrazné změny oproti předchozímu stavu.
3.2. Katalog požadavků zkoušek společné části maturitní zkoušky Poněkud konkrétnější je z hlediska výstupů Katalog požadavků zkoušek společné části maturitní zkoušky [7], kde je uvedeno: „ Žák dovede zapsat symboly fyzikálních veličin a jejich jednotky, vysvětlit pojem látkové množství, definovat jednotku
14
mol, užívat definiční rovnice pro veličiny: molární hmotnost a molární objem, hmotnostní a objemový zlomek a molární koncentrace“ [7]. Mimo to by měl žák dokázat „vyhledat hodnoty základních chemických veličin a jejich jednotek v chemických tabulkách, jejich hodnoty odečíst z grafu nebo schématu a řešit jednoduché příklady s použitím definičních a odvozených vztahů veličin nebo úměry“ [7]. Chemickým veličinám je v Katalogu požadavků zkoušek společné části maturitní zkoušky [7] věnována ještě kapitola „Interpretace údajů v prostředí kolem nás pomocí chemických veličin“ (chemie kolem nás), podle níž má žák dokázat „vyhledat hodnoty veličin v chemických tabulkách, grafech a schématech a správně interpretovat chemické informace týkající se kvantitativních vztahů v reálných ekonomických situacích i v situacích běžného života“ [7]. Pokud jde o obsah učiva fyzikálních veličin, je tento dokument poměrně konkrétní, avšak o chemických výpočtech se příliš do detailů nezmiňuje. Z RVP G [2] a z Katalogu požadavků zkoušek společné části maturitní zkoušky [7] tedy vyplývá, že obsahem tématu veličiny a výpočty v chemii jsou fyzikální symboly, jednotky, definiční vztahy a rovnice veličin látkové množství, molární hmotnost a objem, hmotnostní a objemový zlomek a molární koncentrace. Z hlediska výpočtů patří do tohoto tematického celku výpočet jednoduchých příkladů s použitím výše uvedených veličin a výpočty, které se využívají při řešení praktických problémů [2,7]. K těmto výpočtům dle zvyklostí patří stechiometrické výpočty (výpočty z chemických rovnic), výpočty z chemických vzorců a vyjadřování složení roztoků.
15
4. Zhodnocení dostupných zdrojů V České republice je v současné době dostupná celá řada materiálů využitelných v chemickém vzdělávání. Část z nich se alespoň okrajově dotýká tématu základních fyzikálních veličin a výpočtů v chemii. Z hlediska formy je možné tyto zdroje rozdělit na dvě základní skupiny – tištěné dokumenty a elektronické zdroje. V této recenzi zdrojů budou zhodnoceny zdroje nejprve z hlediska obsahového. Zdroje budou porovnány s obsahem učiva a očekávanými výstupy v RVP G [2] a v Katalogu požadavků ke zkouškám společné části maturitní zkoušky [7]. Dále budou zhodnoceny z hlediska formy a míry využití motivačních prvků a z hlediska propojení tématu s životní praxí. Jelikož je tato práce zaměřena na tvorbu výukového materiálu formou webových stránek, zaměří se autorka i v tomto zhodnocení především na internetové zdroje. Tištěné dokumenty proto budou zmíněny jen okrajově.
4.1. Tištěné dokumenty V souvislosti s chemickým vzděláváním se na českých školách nejčastěji setkáváme s učebnicemi, publikacemi bez doložky MŠMT a přehledy chemie. Z historického hlediska jsou učebnice a publikace (ve formě knihy) pravděpodobně nejdéle a nejhojněji používanou didaktickou pomůckou, a to jak studenty, tak učiteli. Existuje proto velké množství publikací různého stáří a kvality. Obvykle je však při výuce chemie využíváno jen několik typů učebnic, publikací a přehledů. Veličiny a výpočty v chemii jsou v Rámcovém vzdělávacím programu pro gymnázia zařazeny v kategorii Obecná chemie [2]. Zmapováním obsahu učiva obecné chemie ve středoškolských učebnicích v souvislosti s Rámcovým vzdělávacím programem pro gymnázia se věnoval ve své bakalářské práci Jiří Kraus [8]. Autor porovnává sedm učebnic chemie a publikací určených k výuce chemie na středních školách z hlediska rozsahu a způsobu podání učiva obecné chemie a zejména s obsahem učiva uvedeným v RVP G [2] a v Katalogu požadavků zkoušek společné části maturitní zkoušky [7]. Kraus uvádí, že téma Veličiny a výpočty v chemii je v publikacích, které si
16
vybral, obecně probráno v dostatečném rozsahu tak, aby splňovalo požadavky kurikulárních dokumentů z hlediska vzdělávacího obsahu. Nicméně podle Krause zaostávají publikace v podrobném popisu postupu výpočtů a nenabízejí dostatek příkladů k procvičení [8]. Jelikož je tato práce zaměřena na tvorbu motivačních materiálů k výuce chemie, bude nyní zhodnocena míra a forma motivačních prvků použitých v několika publikacích, používaných k výuce chemie na středních školách. Na základě Krausovy práce [8], vlastní pedagogické praxe a výzkumu Mgr. M. Klečky z Pedagogické fakulty Západočeské Univerzity v Plzni [9], byly vybrány tři publikace pro zhodnocení středoškolských učebnic. Jedná se o Přehled středoškolské chemie [10], Obecnou a anorganickou chemii [11] a Chemii pro čtyřletá gymnázia I [12].
4.1.1. Přehled středoškolské chemie [10]
Autor:
Vacík, Jíří
Nakladatelství: SPN ISBN:
80-7235-108-7
Rok vydání:
1999
Obr. 10.1.1. Přehled středoškolské chemie [11].
Přehled středoškolské chemie [12], je klasická kniha koncipovaná jako celkový souhrn chemie vyučované na středních školách. Motivační prvky jsou zde zastoupeny především obrázky, schématy a tabulkami. V některých kapitolách lze nalézt zajímavosti z oblasti historie (např. představa modelu atomu). Text je celkem přehledně členěn do kapitol a podkapitol. Významné pojmy, definice a vzorce jsou graficky zvýrazněny červeným textem nebo rámečkem. Doplňkové informace, přesahující rámec
17
střední školy, jsou vytištěny petitem. Text je velmi zjednodušený a popisný. Obrázky jsou pouze kreslené, a to v černo-červených barvách. Pokud jde o kapitolu Stechiometrické výpočty, jsou veličiny popsány definicemi a vzorci. V některých případech jsou definice zapsány velmi složitě, což by mohlo studentům ztížit jejich pochopení. Např. některé vzorce jsou zapsány pomocí znaku pro sumu ( ∑ ), což může žákům činit potíže, jelikož v prvním ročníku střední školy tyto i
symboly ještě neznají. Příklady lze označit za klasické chemické počty, které mohou žáky demotivovat již svým zadáním. Zaměřují se totiž výhradně na využití v chemii a nijak se nedotýkají běžného života. Tím se žákům mohou odcizit a nemusí tak nutně žáky motivovat ke snaze problém vyřešit. Dle názoru autorky obsahuje Přehled středoškolské chemie [12] velmi málo motivačních prvků. A však je nutné podotknout, že tato publikace je podle autorů určena především pro opakování k maturitní zkoušce a k přijímacím zkouškám na vysoké školy [12]. Nejedná se tedy o klasickou učebnici, ačkoliv tak bývá na středních školách používána.
4.1.2. Obecná a anorganická chemie [13]
Autoři:
Šrámek, Vratislav; Kosina, Ludvík
Nakladatelství: FIN ISBN:
80-7182-003-2
Rok vydání:
1996
Obr. 10.1.2. Obecná a anorganická chemie [14]
Obecná a anorganická chemie [15] je černobílá brožovaná kniha, jejímž hlavním motivačním prvkem jsou obrázky, schémata a především doplňkové ilustrace. Tyto kreslené chemické „minivtipy“ se snaží žákům humornou formou přiblížit chemii.
18
Publikace a potažmo i informace v ní se tak stávají pro žáky „stravitelnějšími“. Celkově je kniha přehledná, dobře členěná a neobsahuje příliš mnoho dlouhých textových pasáží. Významné vzorce jsou zvýrazněny rámečkem. Z grafického hlediska lze vytknout pouze absenci jakékoliv jiné barvy než černé a bílé. Učebnice proto působí na první pohled fádně a nudně. Kapitola Chemické výpočty obsahuje opět teorii a příklady. Fyzikální veličiny jsou popsány definicemi a vzorci. Oproti předchozí publikaci jsou však teoretické úvody výrazně zjednodušeny, což je podle názoru autorky ku prospěchu věci. Stručnější definice jsou pro studenty pochopitelnější a pro úroveň střední školy by mohly být postačující. Navíc teoretické úvody působí méně akademicky, takže neodrazují žáka od snahy porozumět danému učivu. Bohužel ani v tomto případě není problematika fyzikálních veličin podrobněji vysvětlena a didakticky propracována. Zadání příkladů vychází striktně a pouze z chemické praxe a nepřibližuje se tak běžnému životu. Kladně je možné hodnotit popis více způsobů řešení některých příkladů, který dává žákovi možnost výběru srozumitelnějšího způsobu výpočtu. Kniha Obecná a anorganická chemie [15] motivuje především zajímavými a vtipnými ilustracemi, které žákům chemii přibližují. V oblasti chemických výpočtů však publikace neobsahuje téměř žádné motivační prvky.
4.1.3. Chemie pro čtyřletá gymnázia I [16]
Autoři:
Mareček, Aleš; Honza, Jaroslav
Nakladatelství: Olomouc ISBN:
80-7128-055-5
Rok vydání:
2005
Obr. 10.1.3. Chemie pro čtyřletá gymnázia I [17]
19
Chemie pro čtyřletá gymnázia I [16] je stejně jako předchozí publikace černobílá brožovaná kniha. Obsahuje však méně obrázků, které slouží pouze k doplnění probíraného tématu. Přehlednost textu je zajištěna mimo jiné orientačním aparátem umístěným na okrajích stránek. Zajímavosti a nadstandardní učivo jsou vyděleny menším písmem a čarou po straně textu. Celkové grafické ztvárnění publikace je opět poněkud fádní a nudné. Téma Veličiny a výpočty v chemii je v této publikaci rozděleno do jednotlivých kapitol, které vždy přímo navazují na téma, k němuž se vztahují (např. roztoky – koncentrace – hmotnostní zlomek). Toto rozvržení může, podle názoru autorky, působit motivačně, jelikož žáci nejsou nuceni nastudovat velké množství vzorců a definic najednou. Navíc si žák mnohem snáze uvědomí, k čemu určitý typ veličiny či výpočtu slouží a kde se používá. Nicméně by bylo pravděpodobně vhodnější zařadit na konec knihy opakovací kapitolu a učivo veličin a výpočtů v chemii zde shrnout. Bohužel i v této didaktické pomůcce jsou teoretické základy popsány pouze pomocí definic a vzorců, které jsou stejně jako v předchozí publikaci zjednodušené, aby byly pro žáky srozumitelnější. Slovní zadání příkladů opět nezvažuje možnost využití výpočtů mimo chemickou laboratoř. Publikace Chemie pro čtyřletá gymnázia [16] využívá rozdílné zařazení kapitoly Veličiny a výpočty v chemii do struktury učiva než zbylé dvě knihy. Látka je rozdělena do menších částí souvisejících s jednotlivými tematickými celky. V tomto materiálu je to však téměř jediný motivační prvek.
Obecně lze říci, že v literatuře, jež byla hodnocena, jsou motivační prvky zastoupeny především obrázky, ilustracemi a schématy. V kapitolách, zabývajících se chemickými výpočty, je však složka motivace oproti jiným tématům velmi potlačena. Je nutné brát v úvahu, že knižní publikace jsou omezeny svou formou a tlakem na snížení finančních nákladů, ale podle názoru autorky nedostatečně využívají potenciálu k motivování žáků, který mají. Například početní úlohy v hodnocené literatuře, vycházejí často pouze z laboratorní praxe. Studenti se tak setkávají s látkami, pojmy a problémy, které jim nejsou blízké a jsou pro ně neznámé. U veličin a výpočtů v chemii se tak často setkáváme s přílišnou akademičností, která se nepřibližuje životní praxi.
20
4.2. Elektronické zdroje Dvacáté první století se vyznačuje velkým rozmachem komunikačních a informačních technologií. Počítač s připojením na internet je pro většinu lidí samozřejmostí, ba dokonce i nutností. Datovou komunikaci však umožňuje i většina přenosných zařízení jako jsou mobilní telefony, PDA, notebooky, netbooky apod. S vylepšením těchto technologií jde ruku v ruce i rozmach internetu jakožto nástroje ke komunikaci a vyhledávání informací. Proto je internet stále více používaným zdrojem informací ve všech oblastech lidského života. Nejinak je tomu i ve vzdělávání. Současný student často vyhledává informace v elektronické podobě a na nejsnáze dostupném místě – na internetu. Většina studentů volí informace v mateřském jazyce, z důvodu snazšího porozumění a jednoduší práce s textem. Proto je největší část zhodnocení věnována zmapování elektronických internetových zdrojů v českém jazyce. Nicméně téma chemických výpočtů je zpracováno i v jiných jazycích než v češtině. Ačkoliv pravděpodobně málokterý student sáhne po zahraničním materiálu, je možné se těmito pracemi inspirovat. Jejich forma a obsah totiž zpravidla vychází z jiných koncepcí vzdělávací politiky.
Z tohoto důvodu budou krátce zmíněny i dvě
internetové stránky v anglickém jazyce, které jsou pojaty zcela odlišně od českých zdrojů.
4.2.1. Internetové zdroje v českém jazyce
Na internetu je možné najít více než desítku stránek v českém jazyce, které se věnují tématu fyzikálních veličin a výpočtů v chemii. Obecně je lze rozdělit do dvou skupin. První skupinou jsou stránky, na kterých je téma zpracováno formou elektronického dokument, a to obvykle ve formátu pdf. Jde tedy o elektronické studijní texty, které neumožňují v plné míře využít možností moderních informačních a komunikačních technologií. Nicméně jsou snadno dostupné a dovolují využití hypertextových odkazů k pohybu v dokumentu, čímž se liší od „klasické“ tištěné publikace.
21
Druhá skupina webových stránek využívá k tvorbě výukového obsahu zápis pomocí html kódu. Tato forma umožňuje zařazení animací, hypertextových odkazů, java appletů, flash animací a jiných interaktivních prvků, kterých lze využít např. k motivaci žáků, propojení jednotlivých částí učiva nebo k zvýšení atraktivity a interaktivity učiva.
4.2.1.1.
Elektronické studijní texty
www.gym669ova.cz/opory/chemie.pdf [17] je odkaz na elektronický dokument, který má sloužit jako studijní podpora distančního vzdělávání na gymnáziu v Ostravě – Porubě. Text vznikl v roce 2005 a jeho autory jsou Pavel Czernek a Jaroslav Verlík. Tato publikace vznikla v rámci projektu Státní informační politiky ve vzdělávání. Obsahem studijního textu je chemické názvosloví a základní chemické výpočty. V úvodu studijního materiálu je vysvětlen význam grafických symbolů, jimiž je dokument doplněn a slouží jako orientační aparát. Těmito ikonami jsou vyznačena klíčová slova, řešené úlohy, kontrolní otázky, průvodce studiem, úkoly, výsledky úkolů a shrnutí kapitol. V další části textu jsou vymezeny poznatky a dovednosti, které by měli žáci po prostudování textu umět. Výuková část textu je rozdělena na dvě části – Chemické názvosloví a základní chemické výpočty. Obě části jsou tematicky členěny na kratší oddíly. V úvodu každé kapitoly je uvedeno, co se student v kapitole dozví a naučí, klíčová slova a čas potřebný k prostudování. Následuje teoretický úvod, řešené příklady a úkoly. Na konci kapitoly je v rámečku zvýrazněno shrnutí. Téma Základní chemické výpočty je rozděleno na pět kapitol – stavba atomů a molekul, látkové množství, složení roztoků, chemické vzorce a chemické reakce. Z fyzikálních veličin se materiál věnuje relativní atomové a molekulové hmotnosti, látkovému množství, molární hmotnosti, hmotnostní koncentraci (hmotnostní zlomek), molární koncentraci a molárnímu objemu. Chemické výpočty jsou zaměřeny na výpočet složení roztoků, na výpočty z chemických vzorců a rovnic. Řešené příklady jsou podrobně popsány a jednotlivé kroky vysvětleny. Teorie je často vysvětlena stručně a jednoduše a vlastní podstata a využití některých veličin je podrobně popsána na konkrétních příkladech. Elektronický materiál díky tomu neobsahuje dlouhé textové pasáže a působí přehledně. Orientaci zlepšují také rámečky, které slouží jako průvodce studiem. Jsou zde uvedeny 22
některé rady, pokyny a vysvětlení, které napomáhají žákovi porozumět probíranému tématu. Většinou zdůrazňují, v jakých jednotkách se má dosazovat do vzorce, metodické pokyny k výpočtům, návaznost na učivo ze základní školy, odkazy na literaturu apod. Velmi kladně lze hodnotit také orientační aparát pomocí ikon a poznámek na okraji textu, který umocňuje přehlednost tohoto studijního materiálu. Bohužel obrázky, schémata, animace a ilustrace, které by doplňovaly samotné učivo, zcela chybí. Tento dokument navíc neobsahuje hypertextové odkazy ani jiné interaktivní prvky, čímž absolutně nevyužívá možností, které mu elektronická forma nabízí. Navíc se teorie i příklady dotýkají pouze chemické praxe a poznatky nejsou aplikovány na situace běžného života. Na závěr lze říci, že tento studijní text obsahově dostatečně pokrývá učivo vymezené v RVP G [2] a Katalogu požadavků zkoušek společné části maturitní zkoušky [7]. Učivo je zde dobře strukturováno a rozděleno do jednotlivých kroků. Výukový materiál je graficky i obsahově přehledná a má kvalitní orientační aparát. Neobsahuje však téměř žádné motivační prvky a propojení s praktickým životem. Nevyužívá možností elektronického formátu k motivaci žáků a ke zvýšení interaktivity při studiu. Nicméně v porovnání s „klasickými“ tištěnými publikacemi je tento materiál poměrně dobře propracován a navíc volně dostupný na internetu. Na stránkách Podještědského gymnázia v Liberci se nachází odkaz na studijní materiál k tématu chemické výpočty http://www.pglbc.cz/files/chemie/vypocty.pdf [18]. Jde o čtyřiadvaceti stránkový dokument ve formátu pdf, který se zaměřuje na teorii i praxi chemických výpočtů. Téma je rozděleno do pěti kapitol – relativní atomová hmotnost a látkové množství, hmotnostní zlomek, molární koncentrace, přepočty koncentrací a ředění roztoků a poslední kapitolou jsou výpočty z rovnic. Každá kapitola je uvedena teoretickým úvodem, po němž následuje několik řešených příkladů. Na konci tématu je navíc několik příkladů k procvičení, u nichž jsou v závorce uvedeny výsledky výpočtů. Důležité definice a vzorce jsou v textu zvýrazněny rámečkem a doplněny ikonou. Zadání a řešení příkladů je označeno podobným orientačním aparátem, čímž je text přehledně členěn a orientace v něm je poměrně rychlá. Teoretické úvody jsou zjednodušeny, takže neobsahují příliš složité definice. Postup řešení příkladů je však v některých případech rozebrán až příliš stručně. Příklady jsou řešeny pomocí vzorců, ale v některých případech je uveden i výpočet pomocí úvahy.
23
Bohužel teoretické ani praktické poznatky nejsou nijak aplikovány na situace běžného života. Text navíc neobsahuje žádné audiovizuální motivační prvky a nevyužívá možností elektronického dokumentu k motivaci studentů. Z hlediska obsahového tento materiál nepokrývá zcela kompletně rozsah učiva vymezený v kurikulárních dokumentech [2,7], jelikož se nevěnuje tématům molární objem a molární zlomek. Další elektronický materiál v pdf formátu je možné na internetu nalézt pod odkazem
Tento dokument byl vytvořen Jiřím Roubalem v roce 2000 jako jeden díl ze šestičlenného souboru skript pro studenty gymnázia v Duchcově. Věnuje se dvěma tématům – názvosloví anorganických sloučenin a chemickým výpočtům. Kapitola Chemické výpočty je členěna na několik velkých oddílů. První z nich se nazývá Vyjadřování hmotnosti strukturních jednotek a množství látky. Z fyzikálních veličin je zde probírána relativní atomová a molekulová hmotnost, látkové množství a molární hmotnost. Dalším tématem jsou Chemické vzorce a výpočty z chemických vzorců, kde se rozebírá problematika typů chemických vzorců a jejich významu. Z hlediska fyzikálních veličin a chemických výpočtů se kapitola věnuje hmotnostnímu zlomku, výpočtům poměru hmotnostních zlomků a výpočtům z chemických vzorců. Následuje kapitola Chemické rovnice a výpočty z chemických rovnic, která je zaměřena na druhy chemických rovnic, jejich význam, výpočet stechiometrických koeficientů a na výpočet látkového množství nebo hmotnosti produktů (eventuelně reaktantů). Poslední část materiálu se věnuje roztokům, konkrétně složení roztoků a změnám koncentrace roztoků. Jsou zde probrány veličiny hmotnostní zlomek, objemový zlomek a molární koncentrace. Každá kapitola začíná krátkým teoretickým úvodem, který je velmi přehledně strukturován. Nalezneme zde významné veličiny, jejich značky, definice, jednotky a rovnice veličin. U některých veličin je uveden i jejich význam v chemii nebo upozornění, na co je nutné dávat při výpočtech pozor. Dále následuje několik kroků, které má student postupně učinit při řešení problému. Na konci kapitoly je vždy značné množství příkladů k procvičení se správnými odpověďmi v závorce za příkladem. Tento studijní materiál je celkově poměrně přehledný, neobsahuje příliš dlouhé textové pasáže a dává žákovi k dispozici velké množství příkladů k procvičení. U jednotlivých kapitol je sice stručná metodika výpočtů, ale zcela chybí modelově řešené příklady. Obsah učiva vymezený v kurikulárních dokumentech [2,7] pokrývá dokument v dostatečné
24
míře. Z hlediska motivačních prvků je však stejně jako předchozí dva texty velmi chudý, jelikož se zde nevyskytují žádné obrázky, schémata, ilustrace apod. Veškeré teoretické poznatky jsou aplikovány pouze na chemickou praxi a nedotýkají se problematiky běžného života. Na
stránkách
Gymnázia
v Ledči
nad
Sázavou
http://www.gvi.cz/index.php?o=1000279 [19] je možné nalézt seznam kapitol s odkazy na elektronický text, který se věnuje průřezu celé středoškolské chemie. Zvláštní kapitolou jsou i chemické výpočty, které jsou rozděleny do čtyřiadvaceti podkapitol. Na webu je bohužel on-line dostupných pouze sedmnáct z nich, a to buď ve formátu pdf, nebo jako textový dokument (doc). Z fyzikálních veličin se tento text zabývá látkovým množstvím, molární hmotností, atomovou a relativní atomovou hmotností, molekulovou a relativní molekulovou hmotností, molárním objemem, hustotou, hmotnostní a molární koncentraci. Neřešené příklady jsou samostatnou kapitolou a jsou zařazeny vždy po několika
tematických
celcích.
Chemické
výpočty
jsou
zastoupeny
výpočty
z chemických vzorců a výpočty souvisejícími s mícháním roztoků. Výpočty z chemických rovnic bohužel nejsou dostupné. Teoretické kapitoly obsahují velmi stručně a stroze popsané jednotlivé veličiny. Definice a vzorce jsou zvýrazněny šedým rámečkem. Po teoretickém úvodu následuje několik řešených příkladů na výpočet dané veličiny, které obsahují pouze zadání, vzorec, dosazení a výsledek. Chybí tedy jakákoliv metodika výpočtů a podrobnější vysvětlení postupu při počítání příkladů. K procvičení výpočtů jsou k dispozici neřešené příklady, které jsou rozděleny tematicky do tří částí. U žádného příkladu nechybí správný výsledek uvedený za příkladem v závorce. Bohužel příkladů k procvičení není v tomto dokumentu příliš mnoho. Tento elektronický materiál je velmi stručný a jednotlivá témata jsou probírána bez souvislostí a vztahů. Jazyk je velmi strohý a působí trochu vytrženě z kontextu. Řešené příklady nejsou didakticky příliš dobře propracovány a je jich poměrně málo, stejně jako neřešených příkladů k procvičení. Obsahově nepojímá komplexně učivo vymezené v kurikulárních dokumentech [2,7]. Z hlediska motivace a aktivizace žáků je materiál zcela nevyhovující, jelikož neobsahuje žádné motivační a aktivizační prvky. Stejně jako všechny předchozí dokumenty, ani tento nevyužívá žádným způsobem možnosti elektronické formy dokumentu.
25
Na chemickém vzdělávacím portálu Gymnázia F. X. Šaldy v Liberci http://chemie.gfxs.cz/index.php?pg=vypocty [20] je podobně jako v předchozím případě umístěn seznam kapitol s odkazy na elektronický dokument, který se zabývá příklady z obecné a fyzikální chemie. Materiál je rozdělen do osmi kapitol – Molární veličiny, Výpočet obsahu prvků ve sloučenině, Vzorce sloučenin, Výpočet podle chemických sloučenin, Roztoky, Výpočty za použití zákonů pro ideální plyn, Chemické rovnice a Termochemie. Každá kapitola má dvě části. První je věnována teorii a vzorovým příkladům a druhá zadání dalších příkladů. Fyzikálními veličinami se zabývají kapitoly Molární veličiny a Roztoky, přičemž je zde probírána relativní atomová a molekulová hmotnost, molární hmotnost, látkové množství, molární objem, normální molární objem, hustota, hmotnostní a objemová procenta a molární koncentrace. Ostatní kapitoly se věnují chemickým výpočtům, jako jsou výpočty z chemických vzorců, výpočty z chemických rovnic a výpočty složení roztoků. Navíc jsou zde příklady na výpočty ze stavové rovnice ideálního plynu a příklady z termochemie. Texty věnující se teorii a vzorovým příkladům jsou velmi stručné. Jednotlivé veličiny jsou popsány heslovitě pouze pomocí definice, vzorce a jednotky. Vzorové příklady jsou didakticky celkem propracované. Často využívají výpočtu pomocí úměry a úvahy. Složitější výpočty jsou rozděleny na části a jednotlivé kroky jsou popsány. Vzorových příkladů je obvykle dostatek. Ke každé kapitole je k dispozici i několik úloh k procvičení. U příkladu je uveden správný výsledek, jen u některých úkolů řešení chybí. Celkově je tento text velmi stručný a zjednodušený (především teoretické úvody jednotlivých kapitol). Vzorové příklady jsou však dobře rozpracovány a řešeny přehledně po krocích. Z hlediska obsahového lze tento dokument považovat za vyhovující kurikulárním dokumentům [2,7]. Výrazně hůře je na tom materiál s motivačními prvky. Stejně jako v několika předchozích dokumentech, je i tento nemotivující a neaktivizující žáky. Neobsahuje ani žádné hypertextové odkazy, které by umožnily lepší orientaci v textu a propojení jednotlivých témat, která jsou takto zcela vytržena ze souvislostí. Na internetu se kromě materiálů určených především žákům středních škol vyskytují také vysokoškolská skripta a doplňkové materiály pro studenty vysokých škol. Tyto elektronické materiály značně převyšují rozsah učiva chemických výpočtů na středních školách, proto budou zhodnoceny obecně a ne tak detailně jako zdroje určené pro středoškoláky.
26
Na webových stránkách Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně katedry chemie http://chemie.utb.cz/studpom/priulo/obsah.htm [21] nalezneme obsah s odkazy na elektronický studijní text, který se věnuje některým tématům obecné a anorganické chemie. Dokument obsahuje teorii i praktické výpočty, které obsahem značně převyšují rozsah učiva na středních školách. Text je přizpůsoben potřebám vysokoškolských studentů a je tedy zaměřen čistě na aplikaci poznatků v chemické praxi. Jelikož se jedná o elektronická skripta, je text zhuštěn a jednotlivé veličiny a výpočty jsou popsány odborným jazykem. Pokud jde o motivační prvky, je toto skriptum ochuzeno o jakékoliv náznaky obrázků, schémat, tabulek apod. Podobná elektronická skripta jsou studentům učitelských oborů k dispozici na internetových stránkách Pedagogické fakulty Západočeské Univerzity v Plzni www.kch.zcu.cz/cz/kfs/skriptaCHVY.pdf [22]. Tento materiál je zaměřen pouze na názvosloví anorganických sloučenin a na chemické výpočty. Ačkoliv je také psán odborným jazykem, je oproti předchozímu dokumentu přístupnější žákům středních škol. Bohužel ani v tomto případě nenalezneme v textu motivační prvky, jako jsou obrázky, animace apod. Fakulta chemická Vysokého učení technického v Brně nabízí svým studentům odkaz http://www.fch.vutbr.cz/home/klucakova/priklady.doc [23] na studijní materiál, který obsahuje příklady k procvičení chemických výpočtů. Tento dokument neobsahuje teorii, ale pouze příklady, nicméně je zde i několik řešených příkladů, které podrobně naznačují postup řešení. Tato cvičebnice sice převyšuje rámec středoškolského učiva, ale obsahuje i mnoho příkladů vhodných pro středoškolské žáky. Vzhledem k tomu, že text je určen především vysokoškolským studentům, je zadání příkladů zaměřeno výhradně na chemickou praxi, takže asi nebude působit příliš motivačně.
Obecně lze říct, že elektronické studijní materiály v českém jazyce dostupné na internetu z hlediska obsahového dostatečně pokrývají rozsah učiva vymezený v kurikulárních dokumentech [2,7]. Některé z nich jsou graficky velmi dobře členěné a obsahují přehledný orientační aparát. Text je obvykle srozumitelný, ne příliš odborný, nicméně v některých případech je až příliš zjednodušený. Z hlediska motivace žáků, neobsahuje žádný z hodnocených zdrojů dostatek prvků, které by motivovaly ke studiu nebo k řešení problému. Lze říci, že oproti tištěným publikacím jsou elektronické
27
studijní texty graficky velmi strohé. Navíc tyto materiály absolutně nevyužívají možnosti motivace a interaktivity, které jim jejich elektronická forma umožňuje. Pokud jde o propojení učiva s životní praxí, mají elektronické dokumenty hodně co dohánět.
4.2.1.2.
Webové prezentace
Některé internetové zdroje věnující se tématu fyzikálních veličin a chemických výpočtů jsou prezentovány ve formě html kódu. Tato forma jim umožňuje využít hypertextové odkazy, animace, audiovizuální prvky, java apletty a jiné prostředky k motivaci žáků ke studiu. Valná většina žáků používá počítač pravděpodobně jako hlavní studijní, pracovní a komunikační pomůcku. Moderní informační a komunikační technologie jsou jim tedy velmi blízké a lze očekávat, že forma webové prezentace učiva bude pro studenty přijatelná. Na internetu je k dispozici pět komplexnějších a lépe propracovaných webových stránek v českém jazyce, které se věnují tématu chemických výpočtů ve formě webové prezentace v html kódu. Jedním z webů zaměřených na prezentaci učiva chemie pro širokou veřejnost je Projekt α na stránkách http://projektalfa.ic.cz/ [24]. Na tomto webu lze nalézt značné množství témat z různých oblastí chemie. Jednou z kapitol jsou i Chemické výpočty, která obsahuje sedm témat – Hmotnostní zlomek, Objemová procenta, Látková koncentrace, Molární zlomek, Látkové množství, Příklady a výpočty pH. U každé fyzikální veličiny je stručný úvod, obvykle pouze definice a definiční vzorec. Za teoretickou částí následuje několik řešených příkladů. Vzorová řešení nejsou příliš podrobná a didakticky názorná. U některých témat chybí vzorový příklad zcela. Kapitola Příklady je rozdělena na čtyři části, které obsahují dohromady asi šedesát příkladů. Správné výsledky u příkladů sice chybí, ale je možné zaslat své výsledky emailem autorovi stránek. Ten, jak píše na svých stránkách, obratem zašle výsledky příkladů [24]. Druhou možností, jak si lze ověřit správnost výpočtu, je on-line na webu. Na stránce Řešení je možné porovnat své výsledky s databází pomocí java appletu. Bohužel jedno okénko na vyplnění výsledků je určeno vždy více příkladům – dokonce až patnácti. Je tedy poměrně obtížné zjistit ve výpočtu chybu. Z obsahového hlediska není kapitola chemických výpočtů probrána komplexně tak, aby pokryla rozsah učiva vymezený v kurikulárních dokumentech [2,7], jelikož zcela chybí kapitoly věnované 28
molární hmotnosti a molárnímu objemu. Navíc v kapitole o látkovém množství nalezneme pouze vzorec pro výpočet, což lze považovat za nedostatečné. Pokud budeme hodnotit motivační prvky obsažené na webu projektu α, lze obecně říci, že je zde poměrně velké množství názorných obrázků. Některá témata jsou doplněna schématy a tabulkami. Autor chce, jak sám tvrdí, přiblížit chemii široké veřejnosti, čehož se snaží dosáhnout vysvětlením běžných jevů z chemického hlediska [24]. Je zde mimo jiné kapitola Jak to funguje?, kde vysvětluje princip funkce detergentů nebo lepidla. Bohužel v textu není využito hypertextových odkazů, čímž lze dosáhnout propojení jednotlivých témat a zlepšení orientace v textu. Globálně vzato, tento web obsahuje značné množství motivačních prvků, nicméně kromě java appletů se žádné z těchto prostředků nevyskytují v kapitole věnované chemickým výpočtům. Na serveru Gymnázia a Střední odborné školy pedagogické v Liberci jsou k dispozici internetové stránky Michaela Canova http://www.jergym.hiedu.cz/~canovm/ [25]. Tento web se zabývá rozmanitými tématy chemie včetně chemických výpočtů. V sekci Mat + geochem lze nalézt tři kapitoly věnující se základním chemickým výpočtům – výpočty ze vzorců, z rovnic a z roztoků. Každá kapitola nabízí několik desítek příkladů rozdělených tematicky do skupin. K dispozici je zadání, řešení a podrobné řešení. U výpočtů z chemických vzorců je také odkaz na stručnou metodiku výpočtů. Podrobné řešení příkladů je popsáno v jednotlivých krocích, takže je poměrně přehledné. Na těchto stránkách bohužel nenalezneme teoreticky ani prakticky zpracované téma základních fyzikálních velečin používaných při výpočtech v chemii. Žák tedy musí znát definice, definiční vztahy a jednotky fyzikálních veličin, nebo při studiu vycházet z více zdrojů. Proto tedy kapitola fyzikálních veličin a chemických výpočtů na těchto webových stránkách rozsahem neodpovídá středoškolskému učivu, které vymezují kurikulární dokumenty [2,7]. Internetové stránky Michaela Canova jsou zdrojem mnoha informací, obrázků, vzorců, animací, vtipů apod. V sekci chemických výpočtů se bohužel nesetkáme s velkým množstvím motivačních prvků. Výjimku tvoří výpočty z chemických vzorců, kde je v řešení mimo vzorce také model molekuly. Celkově je však tento web trochu odlišný od jiných zdrojů. Snaží se shromáždit informace, obrázky, animace, software apod. týkající se chemie a předložit tak odborná témata méně akademickou formou. Navíc využívá k navigaci hypertextových odkazů, čímž propojuje jednotlivá témata a odkazuje na primární zdroje informací. Přestože
29
tento web obsahuje značné množství informací, velká část z nich je převzata z jiných zdrojů a nejsou tedy původním výtvorem autora stránek. Na adrese http://xantina.hyperlink.cz/ [26] jsou umístěny webové stránky, které obsahují témata především anorganické a organické chemie. V záložce Cvičení jsou však ukryté další kapitoly, včetně dvou týkajících se fyzikálních veličin a chemických výpočtů. První část je věnována základním poznatkům pro výpočet z chemických vzorců. Tento přehled chemických výpočtů je věnován teoretickému úvodu, zejména fyzikálním veličinám a metodickým pokynům k některým výpočtům. Je zde i několik vzorových příkladů s postupem řešení. Z fyzikálních veličin je probrána atomová hmotnost, relativní atomová hmotnost, molekulová hmotnost, látkové množství, hmotnostní zlomek a hmotnostní procento. Kapitola Výpočty se věnuje výpočtům z chemických rovnic a výpočtům procentového složení látky. Všechny příklady jsou řešené, přičemž postup výpočtu je popsán v jednotlivých krocích. V kapitole Cvičení nenalezneme výpočty související se složením a mísením roztoků a fyzikální veličiny molární hmotnost a objem, objemový zlomek a molární koncentraci, ta je však stručně popsána v tématu roztoky. Obsah kapitol zabývajících se chemickými výpočty tedy neodpovídá rozsahu učiva, jak ho vymezují kurikulární dokumenty [2,7]. Celý web má zajímavou a přehlednou grafiku, navíc je psán jednoduchým srozumitelným jazykem, takže by měl být dobře přístupný jak žákům, tak i široké veřejnosti. Teoretické kapitoly disponují značným množstvím příkladů, které vysvětlují a doplňují odborné poznatky. Některé termíny obsahují hypertextový odkaz na teoretické vysvětlení, což umožňuje rychlou navigaci propojení poznatků z různých oblastí. Na stránkách je také k dispozici abecední slovníček často používaných termínů a sekce zábava, která obsahuje na příklad několik chemických vtipů a křížovek. V některých kapitolách se objevují i obrázky, ale není jich příliš mnoho. Autorka bohužel nevyužívá dalších možností elektronického formátu dokumentu, takže se zde nevyskytují žádná videa, animace nebo java applety. Jakousi kompilaci předchozích dvou internetových stránek představuje kapitola chemických výpočtů a fyzikálních veličin na adrese http://protiproud.wz.cz/_chemie/ [27]. Tato kapitola je zde rozdělena na čtyři tematické celky – Celkový přehled, Roztoky, Výpočty z rovnic a Vyčíslování redoxních rovnic. První tři kapitoly jsou převzaty z webu http://xantina.hyperlink.cz/ [26] a doplněny některými příklady ze
30
stránek http://www.jergym.hiedu.cz/~canovm/ [25]. Jelikož obě webové stránky již byly v této práci analyzovány, platí pro zdroj http://protiproud.wz.cz/_chemie/ [27] stejné hodnocení. Posledním
hodnoceným
českým
webem
je
chemická
sekce
portálu
http://www.aristoteles.cz/chemie/chemie.php [28]. Nalezneme zde jak fyzikální veličiny, tak i příklady na chemické výpočty. Z fyzikálních veličin se tyto stránky věnují molární hmotnosti, koncentraci, hmotnostnímu zlomku, látkovému množství, hustotě a hmotnosti. Z výpočtů jsou to pak pouze výpočty z chemických rovnic. Některá témata vymezená v kurikulárních dokumentech [2,7] zcela chybí, proto není tato stránka obsahově v souladu s těmito dokumenty. Z hlediska motivačního je tento web také poměrně chudý, jelikož neobsahuje žádné obrázky, animace, java applety ani jiné motivační prvky. Jednotlivé teoretické úvody jsou velmi stručné. Omezují se na vysvětlení pouze formou definice a definičního vztahu. Chybí doplňující a vysvětlující příklady a propojení s životní praxí.
Obecně lze říci, že internetové stránky v českém jazyce, které prezentují učivo fyzikálních veličin a chemických výpočtů, nejsou v souladu s Rámcovým vzdělávacím programem [2] a Katalogem požadavků zkoušek společné části maturitní zkoušky [7]. Obvykle neodpovídají jak z hlediska obsahového tak i motivačního. Kromě několika obrázků a java appletů neobsahují příliš mnoho motivační prvky. Navíc nepropojují problematiku fyzikálních veličin a chemických výpočtů se situacemi běžného života. Některé stránky alespoň využívají možnosti html kódu a zařazují do textu hypertextové odkazy a java applety, avšak jiné interaktivní a aktivizační prvky bychom hledali marně.
4.2.1.3.
Internetové zdroje v anglickém jazyce
Čeští žáci vyhledávají pravděpodobně nejčastěji informace na českých webových stránkách, avšak na internetu se nachází značné množství cizojazyčných webů, které se věnují chemickým výpočtům. Některé zdroje jsou podobné českým, jiné jsou odlišné až příliš, proto nejsou k výuce a studiu chemie v České republice využitelné. Pro potřeby této analýzy byly vybrány jako ukázka dva zdroje v angličtině, které se odlišují od
31
českých webových stránek se stejnou tématikou, avšak lze jich využít ve stávající koncepci vzdělávání. První dokument má podobu elektronické studijního materiálu a je dostupný na adrese http://www.siraze.net/chemistry/sezennur/calculations.htm [29]. Na této stránce nalezneme teoretické vysvětlení některých fyzikálních veličin (látkové množství, molární hmotnost a molární objem) prostřednictvím denních plánů ve formátu pdf. Žákům je jednoduchým a srozumitelným jazykem popsána problematika fyzikálních veličin, navíc je teorie doplněna příklady z běžného života. Důležité definice a vzorce jsou zvýrazněny rámečkem. Teoretický úvod je doplněn několika příklady k procvičení. Bohužel chybí ukázkový příklad postupu řešení. Získané znalosti a dovednosti si může student ověřit v několika testech, které zahrnují jak teorii, tak praktické výpočty. Velmi zajímavým motivačním prvkem jsou návody na praktické pokusy, jimiž je možné dokázat některé empirické zákony související s chemickými výpočty. Protokol ve formátu pdf obsahuje teoretický úvod, návod na provedení pokusu (pomůcky, chemikálie,
bezpečnostní
pokyny,
postup
práce),
výsledky
a
pozorování
(předpřipravené tabulky apod.) a otázky, které se vztahují k principu pokusu. Tento web využívá k motivaci žáků především praktické využití teoretických poznatků. Bohužel neobsahuje motivační prvky, jako jsou obrázky, videa, animace nebo java applety a rozsahem zcela nepokrývá učivo fyzikálních veličin a chemických výpočtů na střední škole v ČR. Druhým zdrojem v anglickém jazyce je klasická webová prezentace chemických výpočtů na adrese http://www.docbrown.info/page04/4_73calcs.htm [30]. Na první pohled, působí stránky trochu chaoticky a neuspořádaně, proto je vhodné si nejprve prostudovat vysvětlivky, kde je popsán význam symbolů uvedených u jednotlivých témat. Na tomto webu nalezneme šestnáct kapitol vztahujících se k fyzikálním veličinám a chemickým výpočtům. U některých kapitol je poznamenáno, jaké předchozí znalosti musí student mít. Ke každému tématu je k dispozici teoretický úvod a ukázkové příklady. Znalosti je možné ověřit v jednom ze dvou testů, buď formou otevřené odpovědi, nebo testových otázek. Testy s otevřenou odpovědí umožňují přímo zadat odpověď, nechat si napovědět, nebo ukázat odpověď. Při špatné odpovědi se objeví řešení analogického příkladu, s jehož pomocí je možné odvodit postup řešení. Při zadání správné odpovědi se objeví postup řešení. Nápověda bohužel nefunguje zcela korektně
32
(napovídá pouze písmeno w). Testové otázky s uzavřenou odpovědí mají na výběr ze čtyř odpovědí. Po kliknutí na špatnou odpověď se opět objeví analogický příklad. Web obsahuje i výpočty pro pokročilé žáky, které jsou jen v podobě textu. Poslední částí webu jsou kvizy, které jsou opět v elektronické podobě, doplněné jednoduchými obrázky. Tento web je určen k samostudiu studentů a k autoevaluaci. Testy a kvizy jsou velmi zajímavě koncipovány a dobře využívají možnosti elektronických didaktických prostředků (hypertextové odkazy, java applety, obrázky apod.).
Některé cizojazyčné internetové zdroje se výrazně odlišují od českých elektronických textů a webových stránek. Využívají své elektronické formy k netradiční prezentaci učiva, která by mohla žáky motivovat ke studiu. Velmi mocným nástrojem webové prezentace je zařazení java appletů (například při testování znalostí) a propojení odborných poznatků se situacemi běžného života a s životní praxí. Podle názoru autorky by se tvůrci českých internetových stránek s chemickým obsahem, a nejen chemickým, mohli při své práci inspirovat zahraniční tvorbou.
4.3. Shrnutí Z analýzy zdrojů využitelných k výuce chemie na střední škole vyplývá, že současný učitel má k dispozici poměrně velké množství zdrojů v různých formách. Tištěné
dokumenty
zpravidla
obsahově
pokrývají
rozsah
učiva
vymezený
v kurikulárních dokumentech [2,7], často však nepropojují učivo s praktickým životem. Jejich forma je omezuje při využití motivačních prvků, nicméně často obsahují obrázky, ilustrace, schémata a tabulky. Autorka se však domnívá, že míra využití prvků motivujících žáky ke studiu není dostatečná. Elektronické zdroje mají mnohem vyšší potenciál k zařazení moderních prvků, které mohou žáky motivovat a aktivizovat, navíc umožňují vytvoření interaktivního studijního prostředí. České internetové zdroje však těchto prostředků využívají zcela omezeně. Zřídkakdy obsahují webové stránky a elektronické materiály obrázky, animace, java applety a jiné pomůcky k motivaci a aktivizaci studentů. Navíc část elektronických zdrojů (především webové prezentace) nesplňuje obsahem rozsah učiva
33
vymezený v kurikulárních dokumentech. Pokud jde o propojení teoretických poznatků s životní praxí, jsou na tom elektronické zdroje velmi podobně jako tištěné dokumenty. Ze zhodnocení zdrojů vyplývá, že v současné době v České republice není dostatek materiálů zaměřených na motivaci studentů, který by byl odlišný přístupem k tématu veličin a výpočtů v chemii. Je tedy žádoucí vytvořit studijní materiál, který by nabídl učitelům i studentům jiné, neobvyklé a originální pojetí daného tématu a byl v souladu s Rámcovým vzdělávacím programem [2] a Katalogem požadavků zkoušek společné části maturitní zkoušky [7].
34
5. Volba formy prezentace Jedním z nejdůležitějších rozhodnutí při tvorbě studijních materiálů je volba vhodné formy prezentace. Forma je bezesporu jedním z prvních kritérií pro výběr studijního materiálu. Je tedy nutné ji zvolit tak, aby nejenže studenty neodradila, ale naopak přilákala. Z tohoto důvodu je třeba se zamyslet nad tím, jak dnešní studenti vyhledávají informace, jakým způsobem s nimi umí pracovat a k čemu je vlastně využívají. V neposlední řadě je nutné brát v potaz, jaké mají zájmy, priority a životní styl. Děti dnes od malička žijí v jakési symbióze s počítačem. Používají ho nejen k práci a ke komunikaci, ale také jako hlavní zdroj zábavy. Při studiu a vyhledávání informací tak celkem logicky sáhnou primárně k elektronickému zdroji, který jim je svou formou bližší a přijatelnější než tištěný text. S rozšířením internetové sítě jsou elektronické materiály snadno dostupné a navíc díky své formě také snadno editovatelné. Student tedy nemusí zdlouhavě vyhledávat informace v tištěném textu, ale snadno jej upraví metodou „copy and paste“. S tímto přístupem jde ruku v ruce i neustále se zhoršující schopnost studentů přečíst text a porozumět mu. Je tedy nutné předložit studentovi takový materiál, který ho svou formou zaujme, bude pro něj přístupný a srozumitelný. Je tedy potřeba využít i jiných prostředků, než je jen prostý text. Vhodné je pro účely výuky zařadit obrázky, videa, animace a jiné prvky, které studentům pomohou lépe porozumět danému tématu. V současné době umožňují moderní technologie vytvořit elektronický materiál v mnoha různých formátech. Každý z nich má svá pro a proti a je tedy potřeba najít takovou formu elektronické prezentace, která by kombinovala více různých formátů. Tím lze maximálně využít výhod různých formátů elektronických materiálů. Výběr správné formy prezentace by se měl zaměřit na několik hledisek: text a možnosti jeho formátování, možnost využití grafiky, zařazení audiovizuálních prostředků a v neposlední řadě také propojení jednotlivých témat. Z výše uvedených důvodů byla jako forma prezentace vybrána webová prezentace, která by mohla být pro studenty přijatelná vzhledem k jejich životnímu stylu. Pro zvýšení motivace byly zvoleny doplňkové obrázky, animace a videopokusy.
35
6. Použitý software a vývojové nástroje K tvorbě webové prezentace bylo nutné použít určité softwarové a vývojové nástroje. V této kapitole naleznete seznam programů a nástrojů, kterých bylo použito jak při tvorbě webových stránek, tak i obsahu webu. Některé programy byly použity při testování grafické podoby stránek a kompatibility s různými prohlížeči. U softwaru a vývojových nástrojů je uvedena pouze stručná charakteristika, jelikož podrobnější popis bude zmíněn v dalších částech práce.
Total Commander Ultima Prime (ver. 5, Ultima Prime) [43] – program umožňující správu souborů a přenos souborů na testovací server prostřednictvím FTP protokolu. XHTML 1.0 Transitional - použitá verze XHTML.
37
7. Volba prostředků k tvorbě webu Základem každé internetové stránky je webové rozhraní, jehož forma i obsah jsou zapsány speciálním kódovacím jazykem. Při tvorbě vlastní webové stránky je proto nutné v první řadě zvolit jazyk, který bude nejlépe vyhovovat struktuře, rozsahu a využití stránek. V současné době se ke kódování webu využívá několik programovacích a skriptovacích jazyků, které nabízejí různé možnosti. Vzhledem k tomu, že budoucí stránky by měly sloužit nejen jako on-line materiál dostupný na internetu, ale také jako doplněk k výuce pro učitele v off-line verzi, bylo nutné vybrat takový jazyk, který nevyžaduje připojení k serveru. Navíc byly stránky koncipovány jako statická webová prezentace, takže nebylo nutné použít prostředky umožňující vkládání dat. Při volbě prostředků tak automaticky vypadl skriptovací jazyk PHP a využití MySQL databázového systému. V pomyslném „konkurzu“ na programovací jazyk tak zbyli pouze tři kandidáti: HTML, XML a XHTML. Jazyk HTML je nejstarším používaným kódovacím jazykem, který byl během let standardizován a vylepšován. Jedná se o poměrně strohý a jednoduchý kód, který však byl těžko rozšířitelný a jak uvádí Castro: „Jazyk HTML nebyl zkrátka dostatečně silnou platformou, na které by bylo možné stavět.“ [44]. Malá flexibilita a omezené možnosti tohoto kódovacího jazyka způsobila, že od něj vývojáři ustupují a využívají jiných jazyků. Internetové prohlížeče se již zaměřují na podporu jiných programovacích a skriptovacích jazyků. Z tohoto důvodu nebyl ani jazyk HTML vybrán k tvorbě těchto webových stránek [44,45,46]. Největší potenciál k rozšiřování má programovací jazyk XML. Vychází z podobných principů kódování jako HTML, ale byl primárně navržen pro tvorbu jiných programovacích jazyků. Je tedy vhodný k naprogramování vlastního jazyka, ale pro vytvoření internetových stránek se příliš nehodí. Jazyk XML má své uplatnění u rozsáhlých stránek, které vyžadují specifické funkce a elementy. Webová prezentace vytvářená pro potřeby této diplomové práce však takovéto nároky nemá. Navíc je tento kód velmi striktní a nedovoluje použití zastaralých a zakázaných značek, vyžaduje dodržování malých a velkých písmen atd. Pro programování v tomto jazyce je tedy nutná jeho hluboká znalost, což je spojeno s dlouhodobým studiem řady knih a příruček.
38
Pro potřeby této práce nebyl ani jazyk XML vhodným řešením, a proto nebyl vybrán [44,45,46]. Jednoznačným vítězem se tak stal programovací jazyk XHTML, který je podle Castro „…mnohem silnější, flexibilnější a mocnější…“ [44], než jazyk HTML. Zachovává si princip a jednoduchost HTML a umožňuje ve spojení s CSS vytvoření téměř libovolného rozvržení stránek a formátování jednotlivých elementů [44]. Vzhledem k rozsahu stránek bylo nutné zvolit doplňující prostředky, které by zjednodušili programování a editaci stránek. Jak již bylo řečeno, jazyk PHP není pro potřeby této práce příliš vhodný, takže jedinou možnou variantou byla kombinace XHTML a CSS. Díky použití CSS se zjednodušila editace stránek a zvýšila se přehlednost XHTML kódu, což ulehčilo programování webu. CSS navíc dovoluje načítání vzhledu z externího souboru, takže člověk se základními znalostmi CSS a (X)HTML je schopen snadno upravit formátování textu a grafické podoby webu v offline verzi [44,45]. Další nedílnou složkou internetových stránek, především těch, které jsou určené k výuce a ke studiu, by měl být atraktivní vzhled a motivační prvky. Z tohoto hlediska je XHTML poměrně omezené. Proto bylo nutné zvolit doplňující prostředky k vytvoření grafické podoby webu, doplňujících obrázků, animací, videí apod. Softwaru, který se zaměřuje na práci s obrázky, je celá řada. K vytvoření jednoduché grafiky lze bezesporu použít programy, které jsou základní výbavou operačních systémů nebo freeware softwaru. Tyto programy však obvykle vytváří rastrové obrázky, které lze jen omezeně zvětšovat. To není pro internetové stránky využitelné k velkoplošné projekce příliš šťastné, proto byl pro tvorbu obrázků zvolen program Adobe Flash Professional [31], který pracuje s obrázky jako se systémem vektorů a lze je tedy nekonečně zvětšovat [47]. Oproti tomu celková grafika webu (např. položky menu, pozadí, patička, rámečky atd.) se obvykle skládá z malých obrázků s rozlišením jen několika málo pixelů. Proto je možné použít i rastrovou grafiku. Jak již bylo řečeno, takovou grafiku lze vytvořit i pomocí jednoduchých programů, ty však mají obvykle omezené nástroje, které jsou často nedostačující. Z tohoto důvodu byl pro tvorbu grafického rozhraní webu použit profesionální program opět od společnosti Adobe, a to Photoshop [32]. Kromě velkého rozsahu pracovních nástrojů a možností editace obrázků, umožňuje také úpravu fotografií.
39
Vzhledem k tomu, že stránky mají sloužit výuce a studiu chemie, bylo nezbytné zvolit prostředky, které by vhodným způsobem vizualizovaly a konkretizovaly poněkud abstraktní učivo chemie. Mezi takové prvky patří například animace a videa, která mají mimo jiné také motivační funkci. K tvorbě animací byl vybrán již zmíněný program Adobe Flash Professional [31], který nabízí poměrně široké možnosti animování [47]. S výukou chemie jsou již tradičně spojeny i chemické pokusy, které jsou nejen velmi názorné, ale navíc jsou velmi silným motivačním prvkem. V současné době umožňuje moderní technika snadnou digitalizaci videí, jejich úpravu a vložení na webové stránky, nicméně i v této oblasti je výběr softwaru poměrně široký. Kromě jednoduchých freeware programů, které poskytují omezené možnosti editace a jsou často nestabilní, existují i profesionální střihací softwary. Ty však bývají často příliš složité a navíc velmi náročné na použitý hardware. Ideální je tedy zvolit kompromis mezi množstvím využitelných pracovních nástrojů a jednoduchostí střihacího prostředí. Jedním z programů, který je takovou „zlatou střední cestou“ je Pinnacle Studio [40]. Tento software nabízí možnosti editace téměř na profesionální úrovni, přičemž je jednoduchý a má, dle názoru autorky, příjemné intuitivní ovládání. Součástí této práce jsou také podklady ke stažení pro studenty a učitele. K vytvoření těchto materiálů byly použity především kancelářské aplikace MS Office [35]. Důvodem této volby je jejich všeobecná rozšířenost a kompatibilita formátů s freewarem typu Open Office [48]. Z tohoto důvodu, by neměl být problém s otevřením a případnou editací těchto dokumentů. V následující části práce budou některé vývojové a softwarové prostředky podrobněji popsány.
7.1. XHTML Zkratka XHTML znamená Extensible Hyper Text Markup Language (česky rozšiřitelný hypertextový značkovací jazyk). Jak vyplývá z názvu, jedná se o programovací jazyk založený na stejném principu jako HTML. Přídomek extensible (rozšiřitelný) by jej měl obohacovat o určitou možnost rozšíření. V zásadě se jedná pouze o novější normu jazyka HTML. V současné době jsou webovými prohlížeči
40
podporovány oba jazykové standardy, nicméně do budoucna lze předpokládat, že by podpora prohlížečů pro XHTML měla být větší [44,46,49]. XHTML existuje v několika verzích, ale v praxi se požívají víceméně jen tři, a to XHTML 1.0 Transitional, XHTML 1.0 Strict a XHTML 1.1. Verze XHTML 1.0 Strict a XHTML 1.1 jsou velmi striktní a nedovolují použití některých značek. Oproti tomu verze XHTML 1.0 Transitional je poměrně „tolerantní“. Jedná se o přechodovou verzi, která sice vychází z pravidel platících pro XHTML, ale dovoluje využití některých zastaralých značek a parametrů HTML. Programování stránek je tedy s touto verzí jednodušší, a proto byla vybrána k vytvoření tohoto webu. Jelikož jsou si oba jazyky velmi podobné, bude v následující části práce popsáno několik základních pravidel programování v (X)HTML, tedy společné principy platící pro HTML a XHTML. Specifická pravidla pro XHTML budou zdůrazněna [44,49]. Obě jazykové normy využívají k formátování vzhledu a obsahu stránky značek neboli tagů. Značky jsou umístěny v ostrých závorkách (např. ) a mohou být párové či nepárové. Párový tag je ukončen stejnou značkou s lomítkem (pokus). Text mezi otevíracím a uzavíracím tagem (v tomto případě slovo pokus) bude formátováno značkou b, což znamená tučný text. Ve výsledku bude text zobrazen následovně: pokus. Mimo párových značek existují také nepárové, které musí být v jazyku XHTML (na rozdíl od HTML) ukončeny lomítkem (např. ). Nicméně většina prohlížečů toleruje i neukončené nepárové značky. Párové i nepárové tagy je možné kombinovat (např. text kódován značkami pokus se zobrazí tučně a kurzívou, tedy následovně: pokus) [44,50]. Některým značkám lze přiřadit jeden nebo více parametrů, přičemž každý parametr má svou vlastní hodnotu. Hodnota parametru musí být při programování v XHTML vždy uzavřena v uvozovkách. Parametry upravující rozměr nebo délku se obvykle udávají v procentech nebo číslem, které udává počet pixelů. Hodnoty barvy lze zadat slovem (např. black) nebo pomocí hexadecimálního vyjádření barvy (např. #00FF00). Některé parametry akceptují pouze specifické hodnoty (např. parametr align určující zarovnání obrázku na stránku umožňuje použít hodnoty right nebo left). Parametry odkazující na jiné soubory obsahují hodnoty ve formě URL, neboli Uniform Resource Locator (česky umístění zdroje) [44].
41
7.1.1. Struktura XHTML kódu
Každá internetová stránka musí mít určitou strukturu, která vymezuje určité části a udává webovým prohlížečům, jakým způsobem má být s dokumentem nakládáno. Zvolená jazyková norma a verze musí být na začátku stránky deklarovaná pomocí tzv. DOCTYPE, který „řekne“ prohlížeči, jakým způsobem má dokumentu rozumět. Podle DOCTYPE prohlížeč posuzuje validitu a syntaxi kódu. Pro zvolený jazyk XHTML ve verzi XHTML 1.0 Transitional vypadá DOCTYPE následovně [44,51]:
html
Za DOCTYPE následuje deklarace výchozího jmenného prostoru, která zahajuje část se zdrojovým kódem. Pro stránku programovanou v XHTML, která je psaná v českém jazyce vypadá takto:
Prostor pro kódování stránky musí být ukončen uzavírací značkou [44,51]. Bezprostředně za otevírací značkou následuje tag , který otevírá prostor hlavičky. Ta definuje název stránky, informace pro vyhledávače, propojení se šablonou kaskádových stylů a připisuje dané stránce skripty. Zde je také dobré deklarovat kódování znaků, což zaručí korektní zobrazení znaků v prohlížeči. Znaková sada je velmi důležitá, jelikož český jazyk obsahuje diakritická znaménka, která se nemusí zobrazit správně a text je pak obtížně čitelný. Hlavička musí být ukončena uzavírací značkou a může vypadat na příklad takto [44,51]: <meta http-equiv="content-type" content="text/html; charset=windows-1250" /> Chemikuk
odkaz na externí CSS soubor
uzavírací značka hlavičky
42
Za hlavičkou již následuje tělo stránky, kam se zapisuje vlastní obsah webové stránky. Tělo stránky je ohraničeno značkami . Jazyk XHTML na rozdíl od HTML značky a vždy vyžaduje [44,51]. Základní struktura či šablona internetové stránky programované v XHTML může být na příklad tato [44,50,51]: <meta http-equiv="content-type" content="text/html; charset=windows-1250" /> Chemikuk obsah stránky
Jak vyplývá z textu programovací jazyk (X)HTML nabízí celou řadu prostředků k formátování vzhledu a obsahu internetových stránek. Bohužel ne vždy jsou nástroje poskytované (X)HTML dostačující. Například polohování jednotlivých součástí webu je v (X)HTML velmi omezené. Pomocí XHTML je dobré vytvořit základní kostru stránek a vzhled pak definovat jinými prostředky (např. CSS) [44].
7.2. CSS CSS je systém pravidel formátování, který vznikl zhruba kolem roku 1997. Zkratka CSS znamená Cascading Style Sheets (česky šablona kaskádových stylů) [52]. Původně byly kaskádové styly vytvořeny k tvorbě efektů jazyka HTML, ale novější verze přinesly i nové možnosti formátování vzhledu stránek [44]. Slovo „kaskádové“
43
v názvu CSS napovídá, že jednotlivé definice stylů se na sebe mohou vrstvit, přičemž platí až ta poslední. Šablona stylů je v zásadě jednoduchý textový soubor, který obsahuje pravidla ovlivňující elementy na webové stránce pomocí vlastností a jejich hodnot. Díky CSS je možné formátovat typ písma, barvu textu, layout, grafiku stránky, pozici elementu, zalomení stránky apod. Kaskádové styly umožňují také přiřadit elementu dynamické vlastnosti, čímž lze jednoduše formátovat interaktivní prvky stránky [44,45,52]. Kaskádový styl je možné vkládat přímo do kódu stránky pomocí značky <style>. Lze tak formátovat konkrétní element na dané stránce. Tento způsob však není příliš vhodný u složitější a obsáhlejší webové prezentace. CSS však umožňuje propojit internetovou stránku s externím souborem kaskádového stylu. Jak již bylo popsáno v předcházející kapitole, odkaz na externí šablonu se zapisuje do hlavičky stránky příkazem:
Kde „style.css“ je název souboru se šablonou kaskádového stylu, která má být k dané stránce přiřazena. Toto vnější stylování umožňuje snadno a rychle formátovat velké množství stránek změnou hodnoty vlastnosti v jediném souboru. Vzhledem k tomu, že každý prohlížeč má své vlastní styly, je vhodné připojit do hlavičky dokumentu odkaz na soubor CSS pro určitý typ prohlížeče. Na příklad takto:
Tato podmínka říká, že pokud je stránka zobrazena v Internet Exploreru, má se jako externí šablona stylu načíst soubor „style_ie.css“. Tím lze zajistit korektní zobrazení v různých prohlížečích [44,45,52]. Jak již bylo, řečeno šablona stylů obsahuje pravidla formátování tzv. pravidla stylu. Každé toto pravidlo má dvě části: selektor a deklaraci. Selektor určuje elementy, na které se bude pravidlo vztahovat a deklarace pomocí hodnot definuje, jak se má element formátovat. Pravidla se musí zapisovat vždy následujícím způsobem:
Toto pravidlo říká, že nadpisy o velikosti h1 budou mít žlutou barvu. K jednomu selektoru je možné přiřadit více deklarací vlastností, které musí být odděleny středníkem. Na příklad toto pravidlo udává, že nadpisy o velikosti h1 budou mít žlutou barvu a budou psány kurzívou [44,45,52]. selektor {vlastnost1: hodnota1;vlastnost2: hodnota2;} h1 {color: yellow; font-style: italic;} Většina vlastností má předdefinované hodnoty, které respektuje (např. vlastnost float vyžaduje hodnotu left, right, none nebo inherit). Další velkou skupinou vlastností jsou ty, které přijímají jako hodnoty jednotky délky. Takovéto hodnoty musí obsahovat číslo a označení jednotky s výjimkou nuly, která jednotky nevyžaduje. Většinou se jako jednotky používají pixely (px) nebo em, což je jednotka relativní k její hodnotě (např. 3em znamená třikrát větší než je hodnota). Podobně jako jednotka em funguje i jednotka délky udaná v procentech. Několik málo vlastností respektuje jako hodnotu číslo bez jednotky (např. z-index). Některé vlastnosti přijímají jako hodnotu URL jiného souboru, přičemž se vlastnost a hodnota zapisují takto [44,45,52]:
url(soubor.přípona)
Pomocí CSS je možné formátovat také barvu elementu. Hodnotu barvy lze definovat více způsoby. Nejjednodušší je využití šestnácti předdefinovaných názvů barev (např. black). Množství využitelných odstínů je však značně omezené. Dalším způsobem je zapsání barvy pomocí hexadecimálního vyjádření (např. #ff3344), přičemž opakující se znaky je možné zkrátit (např. #f34). Barvu lze definovat také vyjádřením množství jednotlivých složek barvy (množství červené, modré a zelené barvy) a to buď číslem od 0 do 225, nebo procenty. Toto vyjádření barvy se zapisuje [44,45,52]:
rgb(89,0,127) nebo rgb(35%,0%,50%)
45
V některých případech je nutné selektor blíže specifikovat. K tomuto účelu slouží třídy a identifikátory elementu. Třídy a identifikátory se v CSS zapisují takto:
V tomto případě budou elementy h1 s třídou „uvod“ a elementy div s identifikátorem „zacatek“ žluté. Nesmíme však zapomenout, při programování přiřadit danému elementu třídu nebo identifikátor, což se v XHTML kóduje pomocí značky :
Ahoj
Toto je zkouška identifikátoru.
(vlevo třída „ahoj“ a vpravo identifikátor „uvod“).
Elementy a text mezi začínajícími a ukončujícími tagy třídy „uvod“ a identifikátoru „zacatek“ se zobrazí žlutě, zatímco ostatní text a elementy h1, kterým není přiřazena třída nebo identifikátor se zobrazí defaultní barvou (pokud není vytvořen jiný styl) [44,45,52]. Selektory lze mnoha způsoby kombinovat a přiřazovat jim nespočetné množství vlastností a hodnot. Některé vlastnosti jsou dědičné, takže je možné jednotlivá pravidla vršit na sebe a vytvořit tak téměř jakýkoliv vzhled stránek. Problematika kaskádových stylů je samozřejmě mnohem složitější, ale pro potřeby této práce stačí pochopení základních principů CSS [44,45,52].
7.3. PSPad [41] XHTML i CSS jsou textové kódy, které je možné vpisovat do dokumentu bez použití specifického softwaru. V zásadě velmi dobře poslouží jakýkoliv textový editor, který uloží dokument ve formátu html. Existují však editory specializované na programování internetových stránek [53]. Jedním z nich je PSPad [41], což je velmi
46
jednoduchý freeware českého původu, který obsahuje mnoho nástrojů k ulehčení kódování internetových stránek. Tento program umí pracovat s řadou jazyků, skriptů a stylů, přičemž obsahuje základní šablony pro všechny tyto dokumenty. Velkým plusem PSPadu je strukturované zobrazení kódu nebo stylu. Jednotlivé části textu jsou graficky odděleny barvou a při označení tagu se zobrazí jeho párová značka. Díky tomu je programování snadnější a celý kód je velmi přehledný. Navíc tento program nabízí nástroje na zobrazení vzhledu stránky ve vlastním prohlížeči a kontrolu chyb. Veškeré XHTML a CSS dokumenty byly programovány s využitím tohoto programu.
7.4.
Obr. 7.3 Pracovní prostředí programu PSPad [41]
7.5. Adobe Flash Professional [31] Přestože XHTML v kombinaci s CSS dává webové prezentaci určité možnosti zařazení interaktivních prvků, jsou tyto prostředky poměrně omezené. Proto bylo nutné vytvořit interaktivní a motivační prvky s využitím jiných prostředků. K tomuto účelu byl vybrán program Adobe Flash Professiolnal [31], který umožňuje tvorbu obrázků a animací.
47
Nespornou výhodou tohoto softwaru je práce s vektorovou grafikou. Veškeré křivky obrázku jsou zapsány pomocí vektorových rovnic, které jsou při změně velikosti přepočítány a vykreslí novou křivku. Díky tomu lze vytvořené obrázky a animace neomezeně zvětšovat. To je bezesporu vhodné při velkoplošných prezentacích na příklad ve škole při výuce [47]. Nejsilnější zbraní Flashe [31] jsou animace. Při tvorbě animace získá obrázek časovou osu, kterou lze měnit a tím objekty rozpohybovat. Tento program navíc pracuje s vrstvami, přičemž každá vrstva má svojí vlastní časovou osu. Díky tomu se mohou hýbat jen některé součásti obrázku, zatímco jiné zůstávají nezměněny. Flash [31] také nabízí řadu nástrojů na změnu tvaru, automatického vypočítání pohybu, přechod barev a průhlednosti apod. Ke komunikaci animace s uživatelem má tento software vlastní programovací jazyk ActionSkript.
Ten je sice poměrně složitý, ale pro vytvoření
jednoduchých interaktivních animací dobře poslouží několik základních příkazů. S použitím ActionSkriptu je možné do animace vkládat na příklad tlačítka k zastavení nebo znovuspuštění animace apod [54,55]. Dalším velmi užitečným nástrojem pro tvorbu výukových materiálů jsou templáty testových úloh. V programu je k dispozici několik základních skinů, které je možné do určité míry upravovat. Templát obsahuje několik druhů testových úloh (např. ANO/NE, otevřená odpověď, spojování objektů apod.). V nastavení je možné kromě počtu a formy otázek a odpovědí, určit počet pokusů, reakci na správnou či špatnou odpověď apod. [56]. Jak je vidět program Adobe Flash Professional [31] má široké uplatnění při tvorbě výukových materiálů a webových prezentací. V této práci bylo však nutné upravit některé obrázky a fotografie, k čemuž Flash [31] není příliš vhodný. Pro tuto práci byl vybrán jiný software od společnosti Adobe.
7.6. Adobe Photoshop [32] Program Photoshop [32] na rozdíl od Flashe [31] pracuje s grafikou ve formě bitmapy. Jedná se o záznam celého obrázku jako sítě bodů (pixelů). Při zmenšení obrázku tak dochází ke ztrátě dat a při opětovném zvětšení jsou křivky složeny z menšího počtu bodů, než měl původní obrázek. To je bezesporu nevýhoda rastrové 48
grafiky, ale při tvorbě grafického prostředí webu se často užívá malých obrázků, které se neustále opakují na libovolně velké ploše [47]. Navíc je tento program určen především pro úpravu fotografií a obrázků, takže byl zvolen jako vhodný prostředek pro tuto práci. Program Adobe Photoshop [32] je profesionální software nabízející velké množství nástrojů k úpravě a tvorbě obrázků. Pro potřeby této práce byly použity především funkce zprůhlednění pozadí, vyvážení barev, tvorby barevných přechodů, vložení stínů a textur aj. Mimoto byl tento program využit k převodu obrázků do formátu png, který je prohlížeči poměrně dobře podporován [44].
Obr. 7.4 Pracovní prostředí programu Adobe Flash Professional [31]
Obr. 7.5 Pracovní prostředí programu Adobe Photoshop [32]
49
7.7. Videopokusy a Pinnacle Studio [40] Obrázky a animace nejsou jedinými interaktivní a motivační prvky, které je možné použít při webové prezentaci. Jedním z nejběžnějších prostředků k motivaci studentů v chemii je pravděpodobně chemický pokus.
scriptem. Pomocí tohoto program je možné přehrát videa v on-line verzi webové prezentaci, proto byla videa v této práci prezentována tímto způsobem.
51
8. Webová prezentace Každá webová prezentace má několik složek, které jsou nezbytné proto, aby dobře sloužila k účelu, ke kterému byla vytvořena. Všechny části jsou neméně důležité a významné. V následujících kapitolách budou jednotlivé složky webové prezentace podrobně popsány. Veškeré části webové prezentace (XHTML kód, CSS, obrázky, animace, text atd.) byly vytvořeny od základů. Díky tomu bylo možné vytvořit web přímo na míru, což šablony internetových stránek mnohdy neumožňují. V rámci této práce bylo vytvořeno webové rozhraní, které bylo kompletně ručně nakódováno. K rozvržení elementů na jednotlivých stránkách byla vytvořena vlastní šablona kaskádových stylů. Veškeré stránky byly doplněny vlastními obrázky, fotografiemi a flash animacemi.
8.1. Rozvržení stránky (layout) Layout stránky vychází především z jejího účelu a obsahu. Rozvržení stránky lze naprogramovat pomocí XHTML, jelikož lze formátovat text, pozadí, obrázky, odkazy a do jisté míry i pozici jednotlivých složek stránky. Vzhledem k tomu, že pozicování elementů je v XHTML velmi omezené, byla stránka rozvržena s využitím možností kaskádových stylů, a to podle blokového modelu. Stránka je tedy vytvořena z bloků, které mají svůj obsah, prostor kolem obsahu (padding), rámeček (border) a prostor kolem rámečku (margin). Každý box může mít své vlastní pozadí a jednotlivé bloky do sebe lze různě vnořit. Tím lze přesně polohovat nejen základní rozložení stránky, ale také jednotlivé elementy obsahu stránek [44,45,52]. Vnější „obal“ stránky tvoří box s identifikátorem „container“, který má šířku 904 pixelů a automatickou výšku. To zaručuje automatické přizpůsobování výšky obsahu stránky. V tomto vnějším bloku je vnořen blok s identifikátorem „obal“, který má šířku 900 px a tvoří blok kolem hlavních částí stránky, kterými jsou hlavička, tělo a patička stránky. Hlavička stránky je stylována identifikátorem „hlavicka“, který má šířku 900 pixelů a výšku 150 pixelů a je polohován vždy k hornímu okraji stránky.
52
Naopak patička určená identifikátorem „paticka“ je vždy při dolním okraji stránky. Vlastní tělo stránky je rozvrženo tak, že po levé straně je umístěno vertikální menu, jehož položky je možné podle potřeby rozbalovat směrem vpravo jako vertikální podmenu. Mezi hlavičkou a tělem stránky je pak umístěna lišta o šířce 900 pixelů a výšce 25 pixelů. Na ní se u některých stránek objevuje doplňkové horizontální rozbalovací menu, jehož položky se rolují směrem dolů. Vpravo od horizontálního menu je umístěn blok s identifikátorem „obsah“, který vytváří prostor pro vlastní obsah stránky. Tento blok je široký 620 pixelů a má minimální výšku 700 pixelů. Nastavením minimální výšky je zaručeno, že se stránka vždy zobrazí přes celou výšku monioru. Toto je základní rozvržení stránky, které je v některých případech doplněno dalšími vnořenými elementy [44,45,52]. Internetové stránky Chemikuk jsou optimalizovány pro rozlišení 1024x768 a vyšší. V současné době sice většina novějších monitorů podporuje vyšší rozlišení, ale občas se setkáváme i se staršími modely monitorů (bohužel často ve školách), které vyšší rozlišení nemusí zobrazit zcela korektně. Navíc jsou stránky určeny i k výuce a projekci přes dataprojektory a ty mají obvykle maximální rozlišení 1024x768. Stránky byly optimalizovány pro tři prohlížeče pro operační systémy Windows, které byly v posledních třech letech jedněmi z nejpoužívanějších prohlížečů. Jedná se o Internet Explorer (verze 7 a vyšší), Mozilla Firefox (verze 3.5 a vyšší) a Opera (verze 9 a vyšší) [58]. V těchto prohlížečích by se tedy měly zobrazovat korektně a měly by být zcela funkční. V jiných prohlížečích není správný vzhled ani funkčnost zaručena, nicméně není ani vyloučena.
8.2. Grafika webu Celá grafika webu je vyvedena v odstínech modré barvy. Toto barevné schéma bylo vybráno zcela subjektivně podle vkusu autorky, nicméně odstínů modrých barev používá například i operační systém Windows, takže tato kombinace barev je v praxi ověřena. Vnější okraje stránky a střední box s vlastním obsahem stránky mají světlý odstín (#BDDDEF). Tato barva má dostatečně světlý odstín, proto byla zvolena jako pozadí textu. Černé písmo a barva pozadí jsou kontrastní, takže písmo je dobře čitelné,
53
přičemž modrá barva není příliš výrazná, takže nedráždí oči. Pozadí vertikálního menu a okraj obsahového bloku má mírně tmavší barevný odstín modré (#97BBE8), než je okolí středového boxu. Tělo stránky je graficky rozděleno na hlavičku, prostor obsahu a patičku. Hlavička je od bloku s obsahem oddělena tmavomodrou lištou, na které se u některých stránek objevuje horizontální menu. Tento element má pozadí vytvořeno přechodem dvou tmavých odstínů. Stejnou barvou je vyvedena také patička stránky. V obou případech byla pro barvu textu zvolená bílá barva, která je na pozadí velmi kontrastní, takže je písmo dobře čitelné. Tmavá barva s přechodem byla vybrána i pro pozadí položek vertikálního menu, které mají obdélníkový tvar se zaoblenými okraji. Díky tmavému barevnému přechodu některých elementů bylo dosaženo jejich optického vyzdvihnutí, které tak rozděluje stránku na jednotlivé obsahové bloky. Graficky nejvýraznější je pravděpodobně oblast hlavičky. Tato část narušuje barevné schéma celých stránek, protože kromě modrých odstínů obsahuje také výraznou červenou a žlutou barvu. Tyto odstíny byly vybrány zejména proto, aby hlavička na první pohled upoutala návštěvníka. Navíc je vytvořena tak, aby nápis alespoň trochu připomínal nasprejované grafity. Tento grafický styl je dnešním studentům blízký a mohl by je tedy motivovat ke studiu prostřednictvím tohoto webu.
Obr. 8.2.1. Vzhled webového rozhraní webu Chemikuk 54
8.3. Struktura webu Jak již bylo řečeno k procházení jednotlivých stránek, slouží dvě menu. Hlavní z nich je vertikální menu umístěné v levé části stránky. První položkou je úvod, který odkazuje na úvodní stránku se základními informacemi o výukovém webu Chemikuk. V této části je studentům představena kouzelná vesnička Chemikuk a kouzelník Chemulín. V další pasáži je popsána práce s webem Chemikuk. Další položky jsou rozděleny do tří oddílů: fyzikální veličiny, chemické výpočty a ke stažení. Tematický celek fyzikální veličiny obsahuje čtyři základní položky: látkové množství, hmotnostní zlomek, objemový zlomek a molární veličiny. Jak je vidět základní menu neobsahuje všechny fyzikální veličiny, jelikož by pak nabídka byla příliš rozsáhlá a blok s menu dlouhý. Proto jsou zbylé veličiny ukryty jako podmenu hlavní položky molární veličiny, která ukrývá podpoložky molární hmotnost, molární objem a molární koncentraci. Část věnovaná chemickým výpočtům obsahuje tři základní složky: metodika výpočtů, výpočty z rovnic a výpočty složení roztoků. Položka výpočty z rovnic je rozdělena na pět podkapitol, které jsou vždy uvedeny příběhem z kouzelné vesničky. Čtyři z těchto částí jsou založeny na videopokusech, které jsou součástí příběhu. Pátá pohádka vychází z chemického vtipu. Na příběh poté navazují příklady, vztahující se ke konkrétnímu experimentu nebo tématu. Poslední částí hlavního menu jsou materiály ke stažení. Zde naleznou studenti a učitelé studijní materiály, metodické pokyny k experimentům, obrázky, animace, videa a celý web ke stažení. Některé stránky jsou doplněny ještě horizontálním menu, které se objevuje na liště oddělující hlavičku a obsahovou část stránky. Položky tohoto menu většinou slouží k rychlému pohybu mezi jednotlivými stránkami, na které není přímý odkaz v hlavním menu. U fyzikálních veličin navíc odkazuje na příklady k procvičení a na řešení těchto úloh. Nyní budou jednotlivá témata popsána podrobněji.
55
8.3.1. Fyzikální veličiny
Téma fyzikálních veličin je pojato jako série příběhů z kouzelné vesničky, jejíž obyvatelé řeší různé problémy. Společným prvkem všech pohádek je postava kouzelníka Chemulína, který ve svém volném čase vynalézá různé přístroje a zkoumá přírodní zákonitosti. Každá fyzikální veličina je uvedena příběhem, ve kterém Chemulín pomáhá svým sousedům vyřešit nějaký spor. Problém vždy vyřeší pomocí dané fyzikální veličiny, jejíž definice není stanovena jako fakt, ale vyplývá z podstaty problému. Ke každé veličině je samozřejmě odkaz na definici a vzorce, které jsou vztaženy k danému příběhu. V některých případech je sice značně zjednodušena, ale obvykle je tak učiněno z důvodu snazšího pochopení. Ke každému tématu je k dispozici i několik příkladů, které jsou opět z prostředí kouzelné vesničky. Jeden příklad je vždy modelový a obsahuje postup řešení. Další příklady slouží k procvičení. K tomu, aby byl student motivován ke snaze příklad vyřešit, slouží kvíz v podobě flashové animace. Zde si student může ověřit správnost výpočtu. V případě, že odpoví správně, je odměněn malým vtipem. Pokud odpoví špatně, zobrazí se správné řešení. Tento přístup k tématu fyzikálních veličin a chemických výpočtů je pro studenty pravděpodobně snesitelnější a pochopitelnější, než klasická forma výuky tohoto tématu.
8.3.1.1.
Problematika
Látkové množství
látkového
množství
vychází
ze
sporu
hostinského
a
stavbyvedoucího, kteří se nemůžou dohodnout, který z nich spotřebuje denně více materiálu. S pomocí Chemulína tak hledají univerzální míru, která by umožnila porovnat počet částic. Pomůže jim kouzelníků vynález kouzelný váček, do kterého se vejde přesně stejně částic jako do 12g sazí z kouzelného ohniště. Díky tomuto váčku vyřeší stavbyvedoucí s hostinským svůj spor, a studenti se seznámí s veličinou látkové množství. Modelový příklad na výpočet látkového množství přivádí studenty do místního hostince, kde popíjí stavbyvedoucí se svými přáteli. Hostinský se snaží muže nějakým způsobem napálit, a proto si s nimi zahraje podivnou hru. Připraví desku na VLACHY,
56
což je hra podobná pozemským šachům. Rozdíl je však v počtu hracích polí, kterých je na desce sto. Šenkýř nabídne hostinskému, že jim nebude počítat útratu, pokud nad ním zvítězí. Principem hry je, že muži pokládají na jednotlivá políčka desky vždy dvojnásobný počet zrnek písku, než je na předcházejícím poli. Pokud nakonec bude počet zrnek menší než jeden mol, mají útratu zadarmo. Pokud však tuto hodnotu překročí, zaplatí o jedno pivo navíc za každé zrnko. V druhém příkladu se setkávají opět staří známí hostinský se stavařem. Tentokrát má student určit, kterému z nich za den prošlo pod rukama více materiálu. Třetí příklad řeší problematiku počtu částic v jednom kilogramu cukru.
8.3.1.2.
Hmotnostní zlomek
Hlavní myšlenkou příběhu o hmotnostním zlomku je hádka permoníka Alberta a obryně Jasmíny. Permoník vyčítá obryni, že je při těle, ale ta se brání, že má ve svém těle méně tuku než Albert. Chemulín jim pomůže s jejich problémem pomocí vynálezu, kterému říká Tukoměrka. Tento přístroj dokáže změřit, kolik tuku se nachází v těle konkrétní pohádkové postavy. Měření sice ukáže, že Jasmína má více tuku, ale přepočítáním hmotnosti tuku na celkovou hmotnost těla zjistí, že permoník je mnohem obéznější. Řešení tohoto příkladu je zpracováno formou flashové animace, která názornou a zábavnou formou představuje problematiku hmotnostního zlomku. Příklady na procvičení výpočtu hmotnostního zlomku, jsou vybrány tak, aby se s nimi studenti v reálném životě mohli setkat. První příklad je věnován výpočtu hmotnosti tuku v mléku TATRA Classic. Spořivý soused Heřman Spočítal se snaží zjistit, zda by ušetřil, kdyby místo másla používal tuk, který by izoloval z již zmíněného mléka. Druhý příklad pojednává o chlapci jménem Zavík Pařík, který je vášnivým hráčem síťové hry FOFKO. Při své nepozornosti koupí v obchodě smetanu na šlehání místo smetany na vaření. Zavíkova maminka si pak láme hlavu s tím, jak má smetanu naředit, aby získala roztok o správném hmotnostním zlomku tuku. Třetí příklad představuje kouzelníka Chemulína v roli kuchaře. Snaží se připravit polévku, ale zjistí, že je málo slaná. Místo toho, aby ji přisolil, rozhodne se nechat polévku vypařit.
57
8.3.1.3.
Objemový zlomek
Problematika objemového zlomku je studentům přiblížena prostřednictvím příběhu dvou chlapců, kteří se hádají, který alkohol je lepší. Tatínek jednoho z nich je vášnivým pijákem piva a druhý si rád dá dobrou slivovičku. Chlapci tak jednoznačně obhajují oblíbený nápoj svého tatínka. Hlavním tématem sporu je, který drink obsahuje více alkoholu. Hlavním pomocníkem je opět kouzelník Chemulín a jeho vynález, tentokrát se jedná o přístroj oddělující alkohol ze směsi. Jednoduchým pokusem tak zjistí, že více alkoholu obsahuje slivovice. Analogicky s příkladem o permoníkovi a obryni snadno dopočítají i procentuální zastoupení alkoholu v nápoji. Příklady
v kapitole
o
objemovém
zlomku
jsou
věnovány
především
objemovému zlomku alkoholu. Ne že by autorka chtěla nabádat studenty ke konzumaci alkoholu, ale v této oblasti se tradičně udává koncentrace pomocí této veličiny a studenti se s ní tak mohou setkat i v životní praxi. První příklad přímo navazuje na příběh v teoretické části této kapitoly. Chlapci Pivson a Slivoň se pokouší zjistit, jaký objemový zlomek má alkohol v pivu Pivsonova tatínka. Podle toho pak musí určit, zda pije výčepní pivo nebo ležák. Druhý příklad vychází ze sázky dvou kamarádů Reného Tulipána a Norberta Pivoňky, kteří se vsadí, kdo se rychleji opije (lépe řečeno, kdo vypije za daný čas více čistého alkoholu). Úkolem studenta je vyřešit, který z kamarádů vyhrál vsazenou roli toaletního papíru. Třetí příklad se vztahuje k praktickému životu, jelikož student musí určit, kolik čistého alkoholu je v jedné dávce Chemulínových kapek proti kašli.
8.3.1.4.
Molární veličiny
V úvodu tématu molárních veličin jsou nejprve naznačeny obecné zákonitosti molárních veličin. Celá problematika je doplněna flashovou animací, která zábavnou formu doplňuje toto téma. Po stručném vysvětlení molárních veličin následuje výklad konkrétních podtémat.
8.3.1.4.1.
Molární hmotnost
58
Příběh o molární hmotnosti se snaží vysvětlit, proč se molární veličina zavádí a k čemu se používá. Pohádka vypráví příběh rodiny Množilových, která je velmi chudá a proto chodí děti do lesa sbírat plody. Lesní ovoce pak prodávají ve vesnici majitelce koloniálu Hermíně Kohnové. Ta však děti šidí, jak může, a proto požádají Chemulína o pomoc. Ten dlouho přemýšlí, jak by dětem a celé rodině pomohl a nakonec vymyslí kouzelnou krabičku. Do této krabičky se vejde stejné množství všech druhů lesních plodů. Po zvážení krabičky pak děti hned vědí, kolik váží krabička daného druhu ovoce. S pomocí Chemulína opět zvítězí pravda a studentům se přiblíží význam molární hmotnosti. Modelový příklad pro výpočet molární hmotnosti navazuje na příběh z teoretického úvodu k dané veličině. Úkolem studenta je zjistit, jakou hmotnost by v našem světě měl jeden mol jahod. Další úloha je zaměřena na výpočet molární hmotnosti kuchyňské soli, pokud studenti znají počet částic v jednom balení soli. V posledním příkladu je úkolem vypočítat počet atomů v jednom gramu písku.
8.3.1.4.2.
Molární objem
V pohádce o molárním objemu se vracíme k příběhu Množilových, kteří „převezli“ Hermínu Kohnovou, která je chtěla okrást. Hermína společně s hostinským Kazimírem Bambulonosem vymyslí novou fintu, jak Emana Množila obalamutit. Namluví mu, že podle nařízení starosty kouzelné vesničky nesmí vykupovat ovoce na hmotnost ale podle objemu. Hermína Emanovi platí za 1l ovoce, ale ve skutečnosti měří odměrkou o objemu 5l. Ten je však poučen z předchozího podvodu, takže hned navštíví kouzelníka Chemulína. Kouzelník upraví kouzelný váček, tak aby ukazoval okamžité látkové množství. Po změření objemu jednoho molu různých druhů ovoce, se Emanovi podaří Hermínu Kohnovou opět porazit v pomyslném souboji. V prvním příkladu k tématu molárního objemu je řešeno, podobně jako u příkladu na molární hmotnost, jaký molární objem by v reálném životě měl jeden mol borůvek. Druhý příklad vychází z praktického života. Student má za úkol vypočítat, jaký objem kyslíku je přítomen v průměrné školní třídě. Poslední příklad je zaměřen na výpočet
59
množství molů methanu, který vyprodukuje všechen tur domácí žijící v kouzelném světě. 8.3.1.4.3.
Molární koncentrace
Problematika molární koncentrace je studentům přiblížena na problému Aurélia Longlajfa, který požádá Chemulína o pomoc s moly ve skříni. Chemulín vymyslí látku, kterou nazve Substantum Mollobijum. Poté však řeší problém, jakým způsobem bude látku aplikovat, aby zabil, co možná největší množství molů. Nejvhodnějším se zdá být roztok, který vznikl rozpuštěním pěti kuliček ve sto mililitrech vody. Na vyhubení molů však bude potřebovat nejméně deset litrů roztoku. Snaží se tedy zjistit, kolik kuliček musí rozpustit, aby byl vzniklý insekticid účinný. První příklad navazuje na teoretický úvod. Tentokrát musí student zjistit molární koncentraci vzniklého roztoku, když zná počet atomů v jedné kuličce látky. V druhém příkladu má návštěvník webu za úkol zjistit, kolik kusů škodlivého hmyzu může Chemulín zahubit z posledních zásob Substantum Mollobijum. Poslední příklad je zaměřen na výpočet objemu roztoku insekticidu o dané koncentraci, který vznikne rozpuštěním jednoho miliónu kuliček látky.
8.3.2. Chemické výpočty
Tematický celek chemické výpočty je rozdělen na tři hlavní části. Na metodiku výpočtů výpočty z chemických rovnic a výpočty složení roztoků.
8.3.2.1.
Metodika výpočtů
Metodika výpočtů je pojata jako obecný návod k počítání příkladů, nejen v chemii. Problematika je vysvětlena na příkladu vaření, ke kterému je také z počátku nutné znát recept a postupovat podle něj. Stejně tak musí student nejprve postupovat podle určitého návodu, který mu pomůže upéct pomyslný „chemický koláč“. K tomuto tématu je připojeno i desatero chemických výpočtů, které popisuje, jak by měl student
60
při počítání příkladů postupovat. Tato kapitola je bezesporu velmi významná, jelikož studenti často postupují chaoticky a nemají jasný řád, jak postupovat.
8.3.2.2.
Výpočty z rovnic
Kapitola výpočty z rovnic členěna na pět částí, které jsou vždy uvedeny příběhem z kouzelné vesničky. Čtyři z nich vycházejí z chemického pokusu, který je natočen, sestříhán, doplněn texty, hudbou a zvuky, které se vztahují k dané pohádce. Na příběh vždy navazují příklady na výpočty z chemických rovnic.
8.3.2.2.1.
Zkáza Pompejí
Úvodní příběh této části se tradičně odehrává v kouzelné vesničce. Tentokrát kouzelník Chemulín pomáhá svému příteli Samuelu Strčprstovi, který je starostou zmíněné obce. Jako každý rok je nutné připravit představení na přehlídku okolních obcí a osad ve Zlejčíně. Tentokrát jsou tématem významné okamžiky v historii. Chemulín nakonec k úžasu všech diváků zrekonstruuje poslední okamžiky života obyvatel Pompejí a dalších vesnic, které byly ve starověku zničeny výbuchem Vesuvu. Návštěvník webu se může podívat na záznam televize St@ra, která celé představení natočila. Kouzelník k simulaci výbuchu využije tepelný rozklad dichromanu amonného. Po představení kouzelníka vyhledá ptavý studentík Vendelín Furunkl, s nímž se Chemulín vydá do laboratoře a vysvětluje mu princip použité chemické reakce. Jako konkrétní příklad využití podobné reakce vysvětluje Vendelínovi princip detekčních trubiček k orientační zkoušce na alkohol. Modelový příklad je zaměřen na katastrofický příběh zkázy Prahy. Studenti mají za úkol zjistit, jak vysoká sopka z dichromanu amonného by zasypala po výbuchu Prahu do výše jednoho metru. V druhém příkladu studenti vypočítávají změnu objemového zlomku dusíku ve vzduchu po vybouchnutí „chemického Vesuvu“ u Prahy. Třetí příklad se vztahuje k výpočtům z reakce, která probíhá v detekčních trubičkách na alkohol.
61
8.3.2.2.2.
Bengálské ohně
Tematický celek nazvaný Bengálské ohně, představuje Chemulínova synovce Pepíka a partu jeho kamarádů. Nezbední chlapci navštíví Chemulína, který zrovna moc nestojí o jejich hrátky. Nabídne jim tedy, že mohou zažít dobrodružství na půdě kouzelníkova domku, kde je ukryt tajný poklad. Chlapci se tedy ochotně pustí do úklidu půdy a skutečně najdou malý poklad, kterým je deník Chemulínova a Pepíkova předka. Jejich společný příbuzný Adalbert byl námořníkem na lodi. V deníku popisuje setkání s bengálskými ohni a vysvětluje jejich princip a využití. Celý záznam v deníku je pojat jako videopokus, který spolu s hudbou a texty dokresluje tajemnou atmosféru. Bengálské ohně jsou zde znázorněny reakcí chlorečnanu draselného se solí, jejíž kation zabarvuje plamen (např. dusičnan barnatý). Chlapce tento dobrodružný příběh zaujme natolik, že se Chemulína začnou vyptávat na různé chemické problémy, které pak společně řeší formou příkladů. Řešený příklad k tématu Bengálské ohně je věnován pyrotechnice. Chlapci najdou velikou rachejtli, z níž Chemulín vypreparuje chlorid draselný vzniklý při hoření petardy. Návštěvník webu má za úkol spočítat, kolik chemikálií by potřebovali na výrobu tak velké rakety. V druhém příkladu naopak zjišťují, kolik rachejtlí mohou vyrobit ze všech potřebných látek, které Pepíkova parta našla v Chemulínově laboratoři. Třetí příklad řeší, kolik chlorečnanu draselného by chlapci potřebovali k naplnění balónku vznikajícím kyslíkem.
8.3.2.2.3.
Smutný chemik
Kapitola nazvaná Smutný chemik je podkreslena pátráním studenta Fífy Zlomsizuba, který pracuje na projektu do školy. Snaží se získat, co nejvíce informací Vykukovi, na jehož počest se v kouzelné vesničce každoročně slaví Den blahoslaveného Vykuka. Navštíví tedy kouzelníka Chemulína, který je Vykukovým praprapraprapravnukem. Kouzelník začne Fífovi vyprávět historii své rodiny, když v tom si vzpomene, že vynalezl MEMORÁTOR. Tento přístroj dokáže zachytit a vizualizovat vzpomínky. Návštěvník stránek tak může shlédnout pohádku o smutném
62
chemikovi Vykukovi, který byl samotář a nikdo ho neměl rád. Základem pohádky je reakce roztoku křemičitanu sodného (vodní sklo) a rozpustných solí (např. heptahydrátu síranu měďnatého), kdy vzniká nerozpustný křemičitan příslušného kovu. Ten pak vytváří struktury připomínající miniaturní stromečky. V příběhu se dozvíme, že Vykuk se pokoušel vypěstovat květinu, aby přestal být smutný. Jelikož byl však chemikem, místo semínek květiny zasadil semínka chemických látek. Pro jistotu své zahrádce zpívá písničku o rozvíjejícím se poupátku. Chemické kytičky hezky vyrostou a Vykuk z nich má opravdovou radost. Od té doby již není smutný a mrzutý a obyvatelé vesničky se s ním spřátelí. Když je pak vesnička zničena povodní, postaví spolu v blízkosti Vykukova domu novou kouzelnou vesničku. Od těch dob oslavují každý rok založení obce jako Den blahoslaveného Vykuka. Příklady k pohádce o smutném chemikovi se vztahují k jeho chemické zahrádce. V prvním příkladu student řeší, kolik semínek potřebuje Vykuk k vypěstování záhonu chemických kytiček. Další dva příklady jsou zaměřeny na výpočet hmotnosti semínek potřebných k vypěstování růže a kouzelného stromu.
8.3.2.2.4.
Zlatíčko
Pasáž s názvem Zlatíčko je jediný tematický celek v kapitole chemické výpočty, jehož základem není videopokus. Hlavním motivem je chemický vtip, který vznikl na motiv kreslené anekdoty Vladimíra Renčína. Příběh nás opět zavede do prostředí kouzelné vesničky, tentokrát však k Balíkovým. Venca Balík rád vtipkuje, ale jeho žena je na jeho šprťouchlata příliš inteligentní. Požádá tedy Chemulína, aby mu pomohl vymyslet nějakou intelektuální legrácku. Kouzelník tedy navede Vencu, aby přinesl Vlastičce Balíkové lahev lučavky královské se slovy: „Sehnal jsem lučavku královskou, ty moje zlato!“ Žena Vencu i s dárkem vyžene, proto se nešťastný muž vrátí za kouzelníkem, aby mu vzniklou situaci vysvětlil. Chemulín Vencovi objasní schopnost lučavky královské rozpouštět zlato. Pan Balík není příliš inteligentní muž, proto má strach o svou ženu, aby se mu opravdu nerozpustila, a rychle utíká domů. V modelovém
příkladu
mají
studenti
za
úkol
spočítat,
kolik
kyseliny
chlorovodíkové by potřeboval pan Balík na přípravu lučavky královské a zda by Vencovi stačila jedna lahev lučavky královské k rozpuštění Vlastičky (pokud by 63
opravdu byla ze zlata), která váží šedesát kilogramů. Analogicky k tomuto výpočtu musí studenti v druhém příkladu zjistit, kolik kyseliny dusičné bude potřeba na rozpuštění Vlastičky a jak velkou nádobu by si Venca na připravenou lučavku královskou musel vzít. V posledním příkladu se studenti snaží spočítat, jakou hmotnost zlata by bylo možné rozpustit jednou lahví lučavky královské.
8.3.2.2.5.
Morový sloup
Příběh s titulem Morový sloup je opět založen na videopokusy. Tentokrát se jedná o reakci sacharózy s kyselinou sírovou, jejímž produktem je černý tvrdý útvar sloupovitého tvaru tvořený uhlíkem. V kouzelné vesničce žije Ágnes Švitořivá, která je samozvanou Kulturní referentkou pro zkrášlování obce a přilehlého okolí. Při setkání s Chemulínem ho požádá, aby vyrobil morový sloup na náves. Chemulín se úkolu zhostí po svém a pokouší se vytvořit sloup pomocí výše zmíněné reakce. První příklad vztahující se k příběhu o morovém sloupu je zaměřen na výpočet hmotnosti cukru potřebného k výstavbě sloupu vysokého pět metrů. Na něj navazuje úloha, v níž má student za úkol spočítat, jakou hmotnost by měl sloup vyrobený ze zásoby cukru v kouzelné vesničce. Třetí příklad vychází ze situace, kdy musí Chemulín vyrobit sloup pro Zlejčínské. Ti musí mít všechno nejlepší a největší, proto i jejich morový sloup musí sahat až k nebesům. Chemulín je nucen vyrobit sloup po částech, jelikož by nemohl být v celku transportován do Zlejčína. Úkolem studenta je tedy spočítat množství cukru potřebného k výrobě jedné části sloupu.
8.3.2.3.
Výpočty složení roztoků
V sekci věnované výpočtům složení roztoků se spolu s Chemulínem vracíme k příběhu Zavíka Paříka z kapitoly o hmotnostním zlomku. Tentokrát přijde chlapec za kouzelníkem s nápadem vytvořit počítačový program, který by jednoduše vypočítal, jak má Zavíkova maminka zředit smetanu, aby získala požadovanou koncentraci. Společně tedy vymyslí rovnici, kterou využije Zavík k vytvoření programu. Tento vzorec je pak aplikován na směšování roztoků o různých koncentracích.
64
Modelový příklad vychází stejně jako teoretický úvod z problému se špatnou koncentrací smetany. Tentokrát však paní Paříková potřebuje připravit ze dvou různých smetan roztok o správné koncentraci. Ve druhém příkladu Chemulín opět vaří polévku, ale pro změnu polévku přesolí. Ukuchtí tedy nový pokrm, přičemž se mu ho podaří nedosolit. Dostane však spásný nápad smíchat obě polévky tak, aby získal jednu, která bude mít tu správnou chuť. Třetí příklad je analogický s úkolem z kapitoly o hmotnostním zlomku, kdy paní Paříková ředí smetanu vodou. Student má však za úkol použít k výpočtu zřeďovací rovnici.
8.3.3. Ke stažení Poslední částí prezentace je sekce Ke stažení. Zde si studenti i učitelé mohou stáhnout studijní materiály vztahující se k tématu fyzikálních veličin a výpočtů v chemii. K dispozici jim jsou teoretické úvody k jednotlivým veličinám, které obsahují definice, vzorce a vysvětlení jednotlivých veličin, které je vztaženo na jednotlivé příběhy. Dále tato část obsahuje obrázky, animace a videopokusy obsažené na webu. Mimo to je zde možné stáhnout kompletní webovou prezentaci pro použití v off-line verzi.
65
9. Testování webu Vzhledem k tomu, že z časových důvodů nebylo možné dlouhodobě a systematicky testovat připravený web, nelze objektivně diskutovat jeho reálnou využitelnost při výuce. Nicméně, některé části práce byly využity k výuce na základní a střední škole. Konkrétně se jedná o teoretické úvody ke kapitolám látkové množství, hmotnostní a objemový zlomek a některé příklady týkající se této problematiky. Těchto materiálů bylo využito při výuce ve dvou třídách na Gymnáziu Jiřího Gutha-Jarkovského v Praze. Konkrétně se jednalo asi o 25 studentů kvinty a přibližně stejný počet studentů sexty. Dle reakcí studentů lze usuzovat, že forma práce byla přijata poměrně dobře. Zadání příkladů u některých studentů vyvolalo zvědavost a snahu dobrat se k výsledku, aby zjistili, jak celý problém, podaný formou pohádkového příběhu, dopadne. S žádným z teoretických úvodů ani zadáním příkladů neměli větší problémy a zpravidla zadané úkoly vyřešili. Po několika týdnech od zařazení těchto prvků do výuky proběhla se studenty kvinty diskuze. K formě práce se vyjadřovali vesměs pozitivně. Kladné hodnocení se vztahovalo nejčastěji k využití pohádkového prostředí, aplikace problémů na situace běžného života a na minimalizaci chemické praxe. Jedna ze studentek uvedla, že zadání a řešení příkladů je díky formě přijatelnější a snáze pochopitelné. Část věnovaná hmotnostnímu zlomku byla také využita k výuce asi dvaceti žáků osmé třídy na Základní škole J. Gutha-Jarkovského v Praze. Teoretický úvod byl využit k motivaci žáků v úvodu hodiny, čehož bylo, dle reakcí žáků, pravděpodobně dosaženo. Žáci se ve skupinách snažili určit míru obezity pohádkových postav, aniž by doposud znali vzorec pro výpočet hmotnostního zlomku. Kupodivu s tím neměli větší problémy a téměř všichni problém vyřešili. Následně se pokusili vytvořit vzorec, který by matematicky vyjadřoval výpočet, který při řešení problému využili. Ačkoliv procento úspěšných žáků bylo nižší než v předchozím případě, více než 50% žáků úkol zvládlo. Z řečeného tedy vyplývá, že některé části práce by mohli být pravděpodobně využity i při výuce na základní škole. Přestože nebyla tato práce systematicky a objektivně testována na reprezentativním vzorku, lze na základě reakce a diskuze studentů předpokládat, že by zvolená forma práce mohla působit motivačně a zvolený přístup by mohl mít budoucnost
66
10. Závěr V rámci diplomové práce byl vymezen obsah učiva tématu veličiny a výpočty v chemii v platných kurikulárních dokumentech a cíle vzdělávání na gymnáziích podle současné koncepce vzdělávání v České republice. Podle těchto kritérií byly zhodnoceny vybrané tištěné a elektronické zdroje v českém a anglickém jazyce. Ze zhodnocení vyplynulo, že dostupné zdroje nejsou obvykle obsahově v souladu s kurikulárními dokumenty a není v nich přítomno příliš velké množství motivačních prvků. Je tedy obtížné je využít k výuce a studiu vymezeného tematického celku tak, aby bylo dosaženo cílů, očekávaných výstupů a klíčových kompetencí tak, jak je vymezují kurikulární dokumenty. Na základě tohoto zjištění byly zvoleny vývojové nástroje, prostředky a software k vytvoření prezentace studijního materiálu, který by byl v souladu s kurikulárními dokumenty a díky své formě by mohl motivovat žáky ke studiu daného tématu. Po nastudování a alespoň částečném ovládnutí zvolených vývojových nástrojů, prostředků a softwaru bylo vytvořeno webové rozhraní pro prezentaci výukového materiálu. Ke zkompletování webového rozhraní bylo nutné vytvořit xx samostatných internetových stránek, které jsou vzájemně propojeny sítí hypertextových odkazů. K rozvržení vzhledu webu byly nakódovány 2 šablony kaskádových stylů, přičemž jedna z nich je určena pouze ke korekci chybného zobrazení některých parametrů v prohlížeči Internet Explorer. Celé rozhraní bylo v rámci možností optimalizováno pro 3 různé webové prohlížeče a to Internet Explorer (verze 7 a vyšší), Mozilla Firefox (verze 3.5 a vyšší) a Opera (verze 9 a vyšší). Ke zvýšení atraktivity a motivace byla webová prezentace doplněna xx vlastnoručně vytvořenými obrázky, xx vlastními fotografiemi, xx kompletně naprogramovanými animacemi xx realizovanými, natočenými, sestříhanými a upravenými videopokusy (včetně metodických pokynů k experimentům). Jako obsah webového rozhraní byl vytvořen výukový materiál v rozsahu xx normostran, který se věnuje tématům: látkové množství a jeho jednotka mol, hmotnostní a objemový zlomek, molární hmotnost, molární objem, molární koncentrace, výpočty z chemických rovnic a výpočty složení roztoků. Obsahuje jak teoretické úvody, tak i praktické početní úlohy. Celkově lze tedy říci, že z hlediska obsahového je tento
67
výukový text v souladu s platnými kurikulárními dokumenty. Výukový text je psán humornou formou s využitím pohádkového prostředí a postav. Navíc vychází z řešení problémových situací, které se mohou stát i v běžném životě. Komplexně lze tedy tento materiál po stránce formální i obsahové označit za motivační. Vzhledem k řečenému, lze tedy předpokládat, že by tento výukový materiál mohl najít své uplatnění ve výuce chemie na středních školách. Zbývá doufat, že tato diplomová práce nezůstane uzavřena jen v prostorách Univerzity Karlovy a najde si cestu ke středoškolským studentům a učitelům, nejlépe prostřednictvím internetu.
68
11. Seznam použitých zdrojů [1] MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ, MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY: Školská reforma [online.]. [cit. 2009-07-21]. Dostupné z WWW: . [2] METODICKÝ PORTÁL: RVP G [online]. [cit. 2009-07-21]. Dostupné z WWW: . [3] NOVÁ MATURITA OFICIÁLNĚ: Maturitní model [online]. [cit. 2010-04-03]. Dostupné z WWW: . [4] MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY: Bílá kniha národní program rozvoje vzdělávání v České republice [online]. [cit. 2009-07-21]. Dostupné z WWW: . [5] METODICKÝ PORTÁL: RVP [online]. [cit. 2009-7-21]. Dostupné z WWW: . [6] GOOGLE: Česká republika [online]. 2009 - [cit. 2009-07-21]. Dostupné z WWW: . [7] NOVÁ MATURITA OFICIÁLNĚ: Katalog požadavků ke zkouškám společné maturitní zkoušky pro rok 2011 [online]. [cit. 2010-04-03]. Dostupné z WWW: . [8] KRAUS, J.: Obecná chemie ve výuce na SŠ v souvislosti se zaváděním RVP. Praha: 2008, 65 s. Vedoucí bakalářské práce RNDr. Petr Šmejkal, Ph.D. [9] KLEČKA, M.: Nejpoužívanější učebnice chemie pro gymnázia a jejich hodnocení učiteli chemie. In: Současné problémy v chemickém vzdělávání. Ostrava: Přírodovědecká fakulta OU, 2008. [10] VACÍK, J.: Přehled středoškolské chemie. 4. vydání. Praha: SPN, 1999, 368 s. ISBN 80-7235-108-7. [11] ARARA: Přehled středoškolské chemie [online]. [cit. 2010-04-03]. Dostupné z WWW: < http://www.arara.cz/product/130415>. [12] ŠRÁMEK V., KOSINA L.: Obecná a anorganická chemie. 1. vydání. Olomouc: FIN, 1996, 264 s. ISBN 80-7182-003-2.
69
[13] LIBRARIUS: Chemie obecná a anorganická [online]. [cit. 2010-04-03]. Dostupné z WWW: . [14] MAREČEK A., HONZA J.: Chemie pro čtyřletá gymnázia. 1. díl. 3. vydání. Olomouc: OLOMOUC s.r.o., 2005, 244 s. ISBN 80-7128-055-5. [15] GORILA: Chemie pro čtyřletá gymnázia 1. díl [online]. [cit. 2010-04-03]. Dostupné z WWW: . [16] CZERNEK P., VERLÍK J.: Chemické názvosloví a základní chemické výpočty [online]. Ostrava: Gymnázium Ostrava-Poruba, 2005, 67s. [cit. 2009-08-13]. Dostupné z www: <www.gym669ova.cz/opory/chemie.pdf>. ISBN 80-903647-2-1. [17] MACHAČNÝ, J.: Chemické výpočty [online]. 2008 [cit. 2010-04-03]. Dostupné z WWW: . [18] ROUBAL J.: Chemie-skripta. Názvosloví a výpočty [online]. 2000 [cit. 2009-0813]. Dostupné z WWW: < http://www.sokolici.eu/gymnazium/chemie/nazvoslovi_vypocty.zip>. [19] STRÁNSKÝ, P.: Chemické výpočty [online]. 2007 [cit. 2009-08-15]. Dostupné z WWW: < http://www.gvi.cz/index.php?o=1000279 >. [20] NEŠPOR, O.: Příklady z obecné a fyzikální chemie [online]. [cit. 2008-08-15]. Dostupné z WWW: < http://chemie.gfxs.cz/index.php?pg=vypocty >. [21] UNIVERZITA TOMÁŠE BATI VE ZLÍNĚ, FAKULTA TECHNOLOGICKÁ, ÚSTAV CHEMIE: Chemické výpočty [online]. [cit. 2009-08-15]. Dostupné z WWW: < http://chemie.utb.cz/studpom/priulo/obsah.htm >. [22] SIROTEK, V., KARLÍČEK, J.: Chemické výpočty a názvosloví anorganických látek [online]. Plzeň: Pedagogická fakulta ZCU, 2005, 119 s. [cit. 2009-08-15]. Dostupné z WWW: < www.kch.zcu.cz/cz/kfs/skriptaCHVY.pdf >. [23] KLUČÁKOVÁ, M.: Řešené příklady z názvosloví a základních chemických výpočtů [online]. 2005 [cit. 2009-08-16]. Dostupné z WWW: < http://www.fch.vutbr.cz/home/klucakova/priklady.doc >. [24] VLAS, T.: Projekt Alfa. [online]. 2009 [cit. 2009-08-16]. Dostupné z WWW: . [25] CANOV, M.: Vitejte na nejlepsim, nejkrasnejsim, nejuchvatnejsim chemickem webu, ktery kdy byl stvoren [online]. 2009 [cit. 2009-06-15]. Dostupné z WWW: . [26] XANTINA: Cvičení [online]. c2000-2005 [cit. 2009-08-16]. Dostupné z WWW: < http://xantina.hyperlink.cz/>.
70
[27] CHEMIE PRO STŘEDNÍ ŠKOLY: Chemické výpočty [online]. [cit. 2009-08-16]. Dostupné z WWW: < http://protiproud.wz.cz/_chemie/ >. [28] ARISTOTELES.CZ: Chemie online-řešené příklady z chemie [online]. c2009 [cit. 2009-08-16]. Dostupné z WWW: < http://www.aristoteles.cz/chemie/chemie.php >. [29] SIRAZE CHEMISTRY: Chemical Calculations [online]. c2005 [cit. 2009-08-16]. Dostupné z WWW: < http://www.siraze.net/chemistry/sezennur/calculations.htm >. [30] BROWN, P.: Doc Brown’s Chemistry: Chemistry Chemical Calculations [online]. [cit. 2009-08-16]. Dostupné z WWW: < http://www.docbrown.info/page04/4_73calcs.htm >. [31] Adobe Flash Professional [CD-ROM]. Ver. CS3. Adobe Systems, c2007 [cit. 2010-02-07 ]. Program k tvorbě obrázků a animací. Informace dostupné z WWW: . [32] Adobe Photoshop [CD-ROM]. Ver. CS3. Adobe systems, c2007 [cit. 2010-02-07 ]. Program k tvorbě a úpravě obrázků a fotografií. Informace dostupné z WWW: . [33] Audacity [online]. Ver. 1.2.6. c2006 [cit. 2010-02-07 ]. Dostupné z WWW: . Program k nahrávání a editaci zvukových souborů. Freeware pod licencí GPL. [34] Internet Explorer 8. Ver. 8. [online]. Microsoft Corporation, c2009 [cit. 2010-0207 ]. Dostupné z WWW: . Freeware program na licenci MS Windows. [35] MS Office Enterprise 2007 [CD-ROM]. Microsoft Corporation, c2007 [cit. 201002-07 ]. Sada kancelářských aplikací pro MS Windows. Informace dostupné z WWW: . [36] Mozilla Firefox. [online]. Ver. 3.6. c2010. Mozilla Foundation [cit. 2010-02-07 ]. Dostupné z WWW: . Internetový prohlížeč. Freeware program pod licencí GPL. [37] Opera [online]. Ver. 10.51. Opera Software ASA, c2010 [cit. 2010-02-07 ]. Dostupné z WWW: . Internetový prohlížeč. Freeware program pod licencí GPL. [38] JW FLV Media Player [online]. Ver. 4.6. LongTail Ad Solutions, 2010 [cit. 201005-18]. Dostupné z WWW: < http://www.brothersoft.com/jw-flv-media-player69484.html >. Freeware program, který umožňuje přehrávání audio a video souborů přímo z internetových stránek.
