Univerzitet u Nišu Prirodno - matematički fakultet Departman za hemiju Usvajanje i primena koncepta sagorevanja kod učenika osnovnoškolskog uzrasta -Master rad- Mentor: Prof. dr Tatjana Anđelković Kandidat: Mina Radosavljević Niš, decembar 2014.
Редни број, РБР: Идентификациони број, ИБР: Тип документације, ТД: Тип записа, ТЗ: Врста рада, ВР: Аутор, АУ: Ментор, МН: монографска текстуални/графички мастер рад Мина Радосављевић Татјана Анђелковић Наслов рада, НР: Усвајање и примена концепта сагоревања код ученика основношколског узраста Језик публикације, ЈП: Језик извода, ЈИ: Земља публиковања, ЗП: Уже географско подручје, УГП: српски енглески Република Србија Србија Година, ГО: 2014. Издавач, ИЗ: ауторски репринт Место и адреса, МА: Ниш, Вишеградска 33 Физички опис рада, ФО: (поглавља, страна, цитата, табела, слика, графика) Научна област, НО: Научна дисциплина, НД: Предметна одредница/кључне речи, ПО: 41 страна / 6 поглавља / 14 слика и графика / 5 табела / 13 референци Хемија Методика наставе хемије концепт сагоревања, заблуде код ученика, дијагностички тест УДК: 371.212.5 : 544.452 Чува се, ЧУ: библиотека Важна напомена, ВН: Експериментални део рада рађен је у ОШ Краљ Петар I у Нишу Извод, ИЗ: Предмет истраживања овог мастер рада је уочавање ученичких заблуда и прогрешно развијених концепата о сагоревању. Тестирање ученика помоћу дијагностичког теста изведено је у по једно одељење шестог, седмог и осмог разреда. Тест је конципиран тако да садржи честе недоумице и заблуде ученика које настају приликом савладавања концепта сагоревања. Истраживање нам је потврдило да ученици немају исправну концепцију о сагоревању и да појам сагоревања није добро усвојен и конципиран у њиховом знању. Датум прихватања теме, ДП: Датум одбране, ДО: Чланови комисије, : Председник: Члан: Члан: Члан, ментор:
Accession number, ANO: Identification number, INO: Document type, DT: Type of record, TR: Contents code, CC: Author, AU: Mentor, MN: Title, TI: Language of text, LT: Language of abstract, LA: Country of publication, CP: Locality of publication, LP: monograph Textual/graphic Final work Mina Radosavljević Tatjana Anđelković Introduction and application of the concept of combustion on primary school students Serbian English Republic of Serbia Serbia Publication year, PY: 2014 Publisher, PB: author s reprint Publication place, PP: Niš, Višegradska 33 Physical description, PD: (chapters/pages/ref./tables/pictures/graphs/ appendixes) Scientific field, SF: Scientific discipline, SD: Subject/Key words, S/KW: 41 pages / 6 chapters / 14 paintings and prints / 5 tables / 13 references Chemistry Teaching methodology in chemistry UC 371.212.5 : 544.452 particle concept of matter, student s misconceptions, diagnostic test Holding data, HD: library Note, N: The experimental part of the work was done in the elementary school "Kralj Petar I" in Nis Abstract, AB: Accepted by the Scientific Board on, ASB: Defended on, DE: The subject of this master thesis is the identification of students' misconceptions and incorrectly developed concepts of the combustion. Testing students by diagnostic test was conducted in classes of the sixth, seventh and eighth grades. The test is designed to contain all the doubts and misconceptions that arise druring learning the concept of combustion. The research has confirmed that students do not have the correct conception of particles and particle concept is not well conceived and adopted in their knowledge. Defended Board, DB: President: Member: Member, Mentor:
Zahvaljujem se mentoru prof. dr Tatjani Anđelković, koja je prihvatila saradnju i pomogla pri definisanju teme za izradu Master rada, na ličnom interesovanju, nizu korisnih saveta i sugestija i formiranju konačne verzije master rada. Veliko Vam hvala na ukazanom poverenju, strpljenju i razumevanju! Takođe se zahvaljujem Osnovnoj školi Kralj Petar I u Nišu, a posebno nastavnici Slađani Jović, koji su omogućili da eksperimentalni deo rada izvedem u nјihovoj školi. Najveću zahvalnost dugujem svojim roditeljima, bratu, momku i svim prijateljima koji su bili uz mene tokom studiranja i pisanja ovog rada, zahvaljujem im se na neizmernoj ljubavi, podršci, pomoći, motivaciji i razumevanju. Ovaj rad posvećujem Vama! ISKRENO VAM HVALA!
SADRŽAJ 1. UVOD... 6 2.Teorijski deo... 8 2.1. Usvajanje hemijskih koncepata i pojmova... 9 2.1.1. Učenički predkoncepti... 9 2.1.2. Česte zablude i pogrešno usvojeni koncepti u nastavi hemije... 10 2.1.3. Učenički koncepti i naučni jezik... 12 2.1.4. Efektivne strategije za nastavu i učenje... 13 2.2. Uvođenje pojma sagorevanja u nastavi hemije u 7. i 8. razredu... 15 2.2.1. Nastavne jedinice koje uvode koncept sagorevanja... 16 2.2.2. Analiza udžbenika hemije za 7. i 8. razred u pogledu prezentovanja pojma sagorevanja 17 2.2.3. Interpretacija pojma sagorevanja putem ogleda... 18 3. Cilj i hipoteze istraživanja... 24 3.1. Postavka dijagnostičkog testa o razumevanju koncepta sagorevanja... 25 3.2. Uzorak učenika na kome je vršeno dijagnostičko testiranje... 29 3.3. Skupljanje podataka... 31 4. Rezultati i diskusijа... 33 4.1. Preporuke za način uvođenja i interpretaciju koncepta sagorevanja... 38 5. Zaključak... 39 6. Literatura... 41
6 1. UVOD
Učenici osnovnoškolskog uzrasta mnoge hemijske pojmove i koncepte shvataju, usvajaju i primenjuju na pogrešan način. Jedna od najčešćih zabluda učenika jeste pojam sagorevanja. Većina učenika ima pogrešno predznanje o pojmu sagorevanja kada krenu sa upoznavanjem hemije, pa je logično da misle da masa nakon sagorevanja treba da se smanji, a ne da se možda poveća ili da ostane ista. Takođe, većina njih misli da je proizvod sagorevanja pepeo ili ništa. Pored ukazivanja na učeničke zablude i pogrešno usvojene koncepte, cilj ovog master rada jesu i sugestije i preporuke za savlađivanje učeničkih zabluda o pojmu sagorevanja. Metodičko istraživanje ovog master rada izvedeno je u po jedno odeljenje VI, VII i VIII razreda Osnovne škole "Kralj Petar I" u Nišu. Dijagnostičnim testom želimo da vidimo šta za učenike VI razreda predstavlja pojam sagorevanja, zatim kako učenici VII razreda razumeju ovaj pojam i kako su učenici VIII razreda savladali ovaj koncept. Dijagnostički test je definisan pitanjima koja predstavljaju neke od najčešćih zabluda učenika kod pojma sagorevanja. Rezultati pokazuju da učenici osnovnoškolskog uzrasta nemaju ispravno predznanje o pojmu saorevanja, kao i da pojam sagorevanja nije dobro usvojen i koncipiran u njihovom znanju. 7
8 2. Teorijski deo
2.1. Usvajanje hemijskih koncepata i pojmova Pogrešna shvatanja i zablude se ne primećuju samo kod dece i učenika, nego su čak i naučnici i filozofi kroz istoriju mnoge stvari shvatali pogrešno. Praćene pomene tj. sazrevanje nekih teorija tokom razvoja nauke može biti od velike koristi u razmatranju načina na koji deca mogu da usvoje neku ideju tj. koncept. Ideje koje deca razvijaju bez ikakvog prethodnog predznanja o nekoj tematici nisu pogrešne i mogu se opisati kao alternativne i originalne, odnosno da predstavljaju neku vrstu predkoncepata. Svaki nastavnik prirodnih nauka bi trebalo da zna to, jer mu to može pomoći u prezentovanju i uvođenju novih pojmova kod dece. Međutim, čak i danas u nauci mogu da postoje neka pogrešna shavatanja kod dece, upravo zbog neodgovarajućih metoda nastave, odnosno pogrešno koncipirane logičko-metodičke strukture, koje predstavljaju jednim imenom zablude u usvajanju koncepata u školskom, formalnom obrazovanju. Neodgovarajuće metode nastave se mogu sprečiti usavršavanjem i ukazivanjem na pojavu ovog problema. Trebalo bi pronaći što više tih predkoncepata i zabluda načinjenih u školi i ukazati na njihovu pojavu nastavnicima. Takođe je važno naći dobra rešenja i strategije za unapređenje predavanja: alternativne strategije za tradicionalni pristup, rad sa očiglednim i jasnim laboratorijskim ogledima, veće korišćenje strukturnih modela ili metoda baziranih na novim tehnologijama itd. 2.1.1. Učenički predkoncepti Samostalno razvijeni koncepti kod učenika često se ne poklapaju sa današnjim modernim naučnim konceptima. Učenici do svojih sopstvenih ideja uglavnom dolaze posmatranjem - recimo, kada učenici razgovaraju o sagorevanju, kažu da ''nešto'' nestaje i opažaju da je preostali pepeo lakši od početnog materijala, tako su oni na osnovu posmatranja došli do logičkih zaključaka. Zbog ovoga ne možemo opisati njihove zaključke kao netačne već kao: izvorne prednaučne ideje; ili alternativne ideje. Uobičajeno je da se prođe kroz nekoliko predkoncepata u početnim fazama učenja osnovnog, srednjeg i višeg nivoa hemije. Dva opšta primera učeničkih predkoncepata su: Sunce se okreće oko Zemlje i bara je isušena uz pomoć sunčevih zraka. Sunce i Zemlja. Najčešće dečije prvo iskustvo sa Suncem praćeno je komentarima njihove porodice i suseda: ''Pogledaj, Sunce će izaći ujutru, u podne će biti na svojoj najvišoj tački i uveče će zaći.'' Posmatranja vezana za izlazak i zalazak Sunca, kao i za njegov sopstveni ciklus dovode učenike do ideje da ''Sunce kruži oko Zemlje''. 9
Grčki filozofi razvili su svoje ideje pre 2000 godina. Ptolomej je mislio da je Zemlja centar svega i smatao je da se ''Sunce okreće oko Zemlje''. Krajem 16.veka Nikola Kopernik je nakon posmatranja kretanja planeta, došao do svoje heliocentrične teorije: Zemlja je jedna od mnogih Sunčevih planeta, kao i te planete, Zemlja se okreće određenom putanjom oko Sunca i takođe se okreće oko svoje ose'' [1]. S obzirom na tadašnju crkvu i postojanje inkvizicije, može se zamisliti kako su ljudi shvatili tu Ptolomejevu teorija. Crkva je želela da drže ljude u neznanju da je Zemlja centar univerzuma. Deca i adolescenti često, preko svojih sopstvenih posmatranja, dolaze do sličnih ideja kao što je i Ptolomej, a onda nastavnici koriste adekvatne metode i nastavna sredstva, kao što je recimo planetarijum, da bi ubedili decu da zaborave na svoje originalne ideje i prihvate da se Zemlja okreće oko Sunca. Vrlo je važno da mladi ljudi imaju priliku da iskažu i upoređuju svoje ideje. Tek nakon što dete shvati da njegova ideja nije dobra, treba mu se pružiti novi pogled na dati problem. Deca treba da znaju da je njihova teorija sasvim uobičajena i da su čak i naučnici u prošlosti verovali da se ''Sunce okreće oko Zemlje''. Predavanja korišćenjem modela kao što je planetarijum bi trebalo da pokažu deci pravu istinu o rotaciji Zemlje. Bare i sunčevi zraci. U razgovoru sa osnovcima u pogledu nestajanja bara po sunčanom danu, očigledno je da oni veruju da sunčevi zraci ''upijaju vodu'', da ''voda nestaje''. Mnogi nastavnici priznaju da su im takva objašnjenja ''simpatična'' i često se ne zamaraju da ih ispravljaju ili razgovaraju o tome: oni dozvoljavaju deci da zadrže svoje ''teorije o sunčevim zracima'' i njihovu ideju o ''nestajanje vode''. Ako, sa druge strane, nastavnici sprovedu oglede koji pokazuju isparavanje vode i kondenzaciju vodene pare u tečnu vodu, može se započeti naučni pogled na ovu temu. Ako takođe uvedemo ideju o česticama kao i o povećanju kretanja čestica vode usled toplote, deca će mnogo bolje shvatiti da se čestice vode mešaju sa česticama vazduha i stoga ostaju u vazduhu. Ona će, dalje, razumeti da su kretanje čestica i difuzija energetski bogatih čestica odgovorni za isparavanje vode. To će takođe voditi decu ka logičkom shvatanju o konzervaciji mase za kasnije lekcije i shvatanje hemijskih reakcija, naročito u pogledu sagorevanja. Neophodno je, međutim, da učenici mogu izraziti svoje sopstvene ideje o ''nestajanju vode'' pre nego što usvoje naučne koncepte. Da bi bili ubeđeni u naučne koncepte trebali bi demonstrirati ili samostalno uraditi oglede i uporediti ih sa svojim viđenjima. Sledeći ovu diskusiju, nakon više iskustva sa isparavanjem i kondenzacijom vode, učenici mogu shvatiti konceptualnu promenu. 2.1.2. Česte zablude i pogrešno usvojeni koncepti u nastavi hemije Kada se učenici suoče sa temom koja je mnogo teža, pojavljuju se različiti tipovi problema: zablude nastale pri usvajanju pojma u okviru školskog obrazovanja. Uprkos kompetentnim i kvalifikovanim 10
nastavnicima, uglavnom pitanja ostaju otvorena i problemi nisu zaista rešeni i u potpunosti razumljivi. Nekoliko primera bi trebalo ovo da ilustruju. Sastav soli. Čuveni primer zabluda učenika nastalih u školi nastaje iz Arenijusove teorije disocijacije. 1884. godine, on je rekao da se ''molekuli soli nalaze u čvrstim solima kao najmanje čestice i razlažu se na jone rastvaranjem u vodi''. Kasnije, sa stvaranjem koncepta elektrona, nastaju zablude da ''atomi molekula soli formiraju jone putem razmene elektrona''. Danas, se zna da ne postoje molekuli soli, postoje samo joni - čak i kada je so u čvrstom stanju. Rastvaranjem čvrstih soli, molekuli vode okružuju jone, a hidratizovani joni nisu povezani, već se kreću neometano u rastvoru soli. Neverovatno je da se čak i danas u literatiri može naći sledeća konstatacija: ''natrijum hlorid se sastoji od atoma natrijuma i hlora. Svaki atom hlora uzima po jedan elektron iz atoma natrijuma tako da atom hlora postaje negativno naelektrisan, a atom natrijuma postaje pozitivno naelektrisan''. Takođe u nastavnim temama o hemijskim vezama, uglavnom se obrađuju veze elektronskih parova i samo ukratko jonske veze. Rezultat toga je da učenici nemaju naučno korektne i precizne ideje o jonima u jonskoj rešetci. Vezano za pitanje o tome koje se čestice nalaze u mineralnoj vodi koja sadrži kalcijum hlorid, mnogi učenici odgovaraju Cl-Ca-Cl molekuli. U ovom slučaju, zablude su nastale tokom predavanja. Ovakve zablude čak nastaju ako se o jonima, prilikom učenja teme elektrolize soli, nije učilo na pravi način. Hemijske reakcije. U hemiji se uglavnom odvajaju hemijske reakcije od fizičkih procesa. Stvaranje sulfida metala iz elemenata oslobađanjem energije je opisano u svakom slučaju kao hemijska reakcija. Nasuprot tome, rastvaranje supstance u vodi se često vezuje za ''fizički proces'' zbog toga što se materija ''u stvari ne menja'', rastvorena supstanca može se povratiti u svoje prvobitno stanje putem procesa ''fizičkog'' razdvajanja. Ako uzmemo natrijum hidroksid i rastvorimo ga u malo vode, nastaje bezbojni rastvor i oslobađa se toplota; rastvor provodi elektricitet i visoke je ph vrednosti. Neki učenici posmatraju ovaj rastvor kao novi materijal, a stvaranje toplote pokazuje da je reakcija egzotermna. Iz ovog primera možemo videti da nema nikakvog smisla razdvajati transformaciju materije na ''hemijske'' i "fizičke'' procese. Ako rutinski nastavimo da primenjujemo koncept hemijske/fizičke promene materije, automatski će se javljati školski načinjene zablude bazirane na tim tradicionalnim konceptima u školi. Sastav vode. ''Voda se sastoji od vodonika i kiseonika - ova i slične tvrdnje se često čuju o jedinjenjima, koja očigledno ''sadrže'' određene elemente. Ovakvi izrazi su nastali iz vremena kada je bilo uobičajeno analiziranje i pronalaženje elemenata koji ulaze u sastav određenih jedinjenja. Oni sa iskustvom znaju na šta se ovde misli, dok oni koji tek uče mogu doći do zablude, tačnije do školski načinjenih zabluda. Nakon toga, ako smo svesni predstave o ''atomima'' i ''jonima'' kao najmanjim česticama materije, mogu se proširiti ove tvrdnje, da jedinjenja ''sadrže'' posebne atome ili jone, da jedan molekul vode sadrži dva H atoma i jedan O atom koji su povezani i raspoređeni u određenu prostornu strukturu. Ali sama rečenica ''voda sadrži vodonik i kiseonik'' će razviti školski načinjene zablude. 11
2.1.3. Učenički koncepti i naučni jezik Nastavnici treba da budu svesni da novostečene ideje nisu održive zauvek i da se mogu izmeniti. Takođe bi trebali da znaju da su učenici pomalo nesigurni kada sa nekim diskutuju o novostečenim naučnim konceptima - oni će uglavnom koristiti reči iz svakodnevnog govora. Zbog toga je dobro da učenici razgovaraju o svojim idejama i razmišljanjima sa ljudima iz svog okruženja i da pri tome što više koriste odgovarajuće stručne termine i izraze jer će im to pomoći da razviju svoje jezičke sposobnosti, postanu kompetentniji i razviju svoje kritičko razmišljanje. Mnoge školski načinjene zablude nastaju zbog postojanja problema sa određenom terminologijom i naučnim jezikom, naročito uključujući susptance, čestice i hemijske simbole koji nisu jasno definisani i razgraničeni. Ako je neutralizacija opisana jednačinom, HCl + NaOH NaCl + H 2 O, onda učenici teško prihvataju model koji podrazumeva jone kao najmanje čestice. Kada bismo postavili pitanje učenicima, na kojoj reakciji nautralizacije je ovo bazirano, kao odgovor bismo mogli očekivati mentalni model H-Cl molekula i Na-OH molekula. Ako diskutujemo o vrsti jona kod hlorovodonične kiseline i rastvora natrijum hidroksida, i ako ih jasno skiciramo na papir, učenici bi verovatno razvili pravilno razmišljanje o tim modelima, što će im omogućiti da prethodnu reakciju predstave jednačinom uz pomoć simbola jona. Naučnik Johnstone [2] je razjasnio ovu povezanost (slika 1.): ''Postoje tri vrste razmišljanja: makro - opipljivo, submikro - atomsko i molekularno, i reprezentativno - korišćenje simbola i matematike. Pogrešno je uvođenje ideje učenicima preko sve tri vrste istovremeno. Ovde leži poreklo mnogih zabluda. Iskusni hemičar može održati balans između ove tri vrste, ali ne i učenik ''. Makro : ono što možeš videti, osetiti, dotaći Submikro : atomi, joni, molekuli, hemijske strukture Reprezentativno : simboli, formule, jednačine, molaritet, tabele i grafici Slika 1. Hemijski trougao konstruisan od strane Johnstona [2] Teško je čak i u srednjim školama napraviti prelaz sa mikroskopskog nivoa direktno na reprezentativni nivo. Ovo, ponovo, vodi do školski načinjenih zabluda, učenici mešaju supstance na mikroskopskom nivou sa česticama na submikroskopskom nivou: ''hlorovodonična kiselina daje jedan proton, umesto da ''jedan H 3 O + (aq) jon daje jedan proton'', ''kiseonik uzima dva elektrona'', umesto da ''jedan atom O uzima dva elektrona''. Sa jedne strane, učenici ne vide bilo kakvu povezanost između ova dva načina prikaza, dok im je sa druge strane ostavljeno da sami shvate koji mentalni model mogu odabrati u pogledu razmišljanja na submikroskopskom nivou. 12
2.1.4. Efektivne strategije za nastavu i učenje ''Svaka nastava bi trebala otpočeti sa iskustvima učenika - svako novo iskustvo učenika je potpomognuto uz pomoć postojećih koncepata''. ''Bez ukidanja zabluda nije moguće doći do naučno održivih koncepata''. ''Lekcije se ne bi trebale predavati da neznanje zamene znanjem već bi trebalo da postoji jedan set znanja koji zamenjuje drugi. Hemijsko obrazovanje bi trebalo biti most između učeničkih predkoncepata i današnjih modernih naučnih koncepata''.[3] Ovo nam potvrđuje da nastavnici ne bi trebali da pretpostavljaju da učenici ulaze u učionice bez znanja ili bilo kakvih ideja. Čas na kome učenici nemaju mogućnost da se uključe i iskažu svoje ideje i koncepte, dovodi do toga da učenici jedva prate gradivo koje se obrađuje na času. Novostečene informacije će postepeno biti zaboravljene, jer učenici teže da povrate njihove stare i proverene koncepte. Danas, nastavnici i pedagozi se slažu da treba biti svestan postojanja neke ideje kod učenika pre nego što mu se ''uspešno povežu njegovi predkoncepti sa novim naučnim konceptima''. Zato je jedan od značajnih ciljeva dozvoliti učenicima da izraze njihove sopstvene ideje u toku časa ili kao pokušaj uvođenja nove materije u lekciji, dozvoliti im da budu svesni sa nesaglasnostima vezanim za njihove ideje i nova naučna objašnjenja. Samo kada učenik shvati da njegova ideja nije dobra i sam shvati da ne čini nikakav napredak sa svojim trenutnim znanjem, prihvatiće nove informacije dobijene od nastavnika i time izgraditi svoju novu kognitivnu strukturu. Za nastavni proces je važno uzeti u obzir učeničke razvojne faze prema: učeničkim postojećim odstupanjima unutar sopstvenih objašnjenja; nedoslednosti između predkoncepata i naučnih koncepata; odstupanjima između preliminarnih i ispravnih objašnjenja eksperimantalnih fenomena; mogućnostima uklanjanja zabluda; mogućnostima konstruisanja prihvatljivih i veštih objašnjenja. Naročito treba uzeti u razmatranje da, u pogledu konstruktivnih teorija, jedino je moguća promena sa predkoncepata na naučne koncepte ako: je pojedincima data šansa da konstruišu sopstvene metoda za učenje, svaki učenik može da dobije šansu da aktivno uči samostalno, ''konceptualni razvoj'' može da se podudara sa Piagetovom asimilacijom, ili čak ''konceptualne promene'' mogu da se podudaraju sa Piagetovom akomodacijom.[4] Ako učenik ne veruje da ''sunčevi zraci apsorbuju baru'', on tada može, koristeći model čestične materije sa idejom kretanja čestica, uspešno razviti naučni koncept o isparavanju vode. To je konceptualni razvoj. Treba i dalje drugog učenika uveriti da ''sunčevi zraci isušuju baru'', jer možda 13
zbog učenja o tome u osnovnoj školi, on neće želeti da se odrekne svoje ideje. Čak iako su lekcije o modelu čestice materije verodostojne i logične, neizvesno je da li će ih učenik usvojiti ili menjati ga naspram predhodne ideje tj. ''sposobnosti sunčeve apsorbcije''. Ako nastavnik pomogne u razumevanju naučnih koncepata kroz uvođenje pokretnih čestica, onda učenik mora da napravi ogroman korak ka prevazilaženju svojih starih ideja: konceptualna promena traba da razvije njegovu kognitivnu strukturu. Da bi došlo do ovog napretka, od presudnog značaja je da učenici izvedu svoje sopstvene eksperimente i nacrtaju skice prema modelu čestične materije i pokretljivih čestica. Barker i Oetken [5] se u svom projektu slažu da se trebaju ispitati predkoncepti i školski načinjene zablude, ali i da ih treba uvesti u predavanja da bi učenje i razumevanje hemije bilo mnogo bolje i lakše. U toku poslednjih 20-30 godina nastavnici i dalje primećuju skoro iste zablude učenika i pretpostavljaju da se te lekcije u školi ne menjaju i ne unapređuju mnogo. Ako mislimo da se o predkonceptima i školski načinjenim zabludama treba razmatrati na časovima hemije, onda treba reći da postoje dve hipoteze koje na to utiču: 1. Trebalo bi diskutovati o zabludama i zatim preći na naučna objašnjenja, 2. Ili se najpre daje naučni koncept pa ih zatim učenici upoređuju sa sopstvenim zabludama. Oetken i Petermann [6] koristili su prvu hipotezu za svoje istraživanje u pogledu predkoncepata za sagorevanje: ''Nešto odlazi u vazduh, neke stvari nestaju''. U njihovim predavanjima oni su pokazali sagorevanje ćumura i diskutovali o konceptima kao što je: ''ćumur nestaje, ostaje malo pepela''. Zatim su koristili jednu uobičajnu zabludu učenika: mali komadići ćumura su sipani u veliki okrugli balon, vazduh je zamenjen kiseonikom, balon je čvrsto zatvoren i izmerena je ukupna masa na analitičkoj vagi. Zagrevanjem uglja, delići sagorevaju i to se dešava sve dok ima još uglja u balonu. Celokupni sadržaj se ponovo meri, pri čemu vaga pokazuje istu masu kao i pre sagorevanja. Radeći na ovim zabludama učenik vidi da mora da postoji reakcija ugljenika sa kiseonikom da bi se formirao drugi nevidljiv gas. Nakon testiranja gasa testom sa krečnom vodom može se zaključiti da je taj gas ugljen-dioksid. Predstavljajući najpre zablude i zatim predstavljanjem naučnog koncepta učenicima se omogućuje da sami uporede i istraže šta je pogrešno u tvrdnjama kao što su ''nešto nestaje'' ili ''sagorevanje uništava materiju, masa je manja nego pre''. Uvođenje predkoncepata u predavanjima dovodi do unapređenja učenje i razumevanje hemije; poređenjem zabluda sa naučnim konceptima učenici će moći da shvate koncept sagorevanja. Barke, Doerfler i Knoop [7] su planirali predavanja prema drugoj hipotezi za starije učenike koji bi trebali da razumeju kiseline, baze i neutralizaciju. Umesto korišćenja uobičajene jednačine ''HCl + NaOH NaCl + H 2 O'', uvode se H + (aq) joni za rastvor kiseline i OH - (aq) joni za rastvore baze, pa je jonska jednačina formiranja molekula vode objašnjena: ''H + (aq) joni + OH - (aq) joni H 2 O molekuli''. Kasnije se videlo da, ukoliko se govori o procesu neutralizacije, neki drugi učenici misle na ''formiranje soli'' zbog toga što je ''NaCl proizvod te neutralizacije''. Učenici su diskutovali o ovoj ideji i došli do rezultata da se ne formiraju bilo kakve čvrste soli ovom neutralizacijom i da Na + (aq) joni i Cl - (aq) joni ne reguju međusobno nego ostaju slobodni u rastvoru. 14
Dakle, učenicima su najpre uvedene naučne ideje neke nove teme i zatim su suočeni sa poznatim zabludama. Upoređivanjem naučne ideje i zabluda učenici mogu bolje razumeti nedavno stečene naučne koncepte. 2.2. Uvođenje pojma sagorevanja u nastavi hemije u 7. i 8. razredu Ciljevi i zadaci hemije U Službenom glаsniku RS Prosvetni glаsnik br. 9 od 21. julа 2006. god. tаčno su definisаni ciljevi i zаdаci nаstаve hemije zа osnovnu školu [8]. Ciljevi nаstаve hemije zа osnovnu školu su: rаzvijаnje funkcionаlne hemijske pismenosti; rаzumevаnje promenа i pojаvа u prirodi nа osnovu znаnjа hemijskih pojmovа,teorijа, modelа i zаkonа; rаzumevаnje sposobnosti komunicirаnjа korišćenjem hemijskih terminа, hemijskih simbolа, formulа i jednаčinа; rаzvijаnje sposobnosti zа izvođenje jednostаvnih hemijskih istrаživаnjа; rаzvijаnje sposobnosti zа rešаvаnje teorijskih i eksperimentаlnih problemа; rаzvijаnje logičkog i аpstrаktnog mišljenjа i kritičkog stаvа u mišljenju; rаzvijаnje sposobnosti zа trаženje i korišćenje relevаntnih informаcijа u rаzličitim izvorimа (udžbenik, nаučno populаrni člаnci, internet); rаzvijаnje svesti o vаžnosti odgovornog odnosа premа životnoj sredini, odgovаrаjućeg i rаcionаlnog korišćenjа i odlаgаnjа rаzličitih supstаnci u svаkodnevnom životu; rаzvijаnje rаdoznаlosti, potrebe zа sаznаnjem o svojstvimа supstаnci u okruženju i pozitivnog stаvа premа učenju hemije; rаzvijаnje svesti o sopstvenim znаnjimа i sposobnostimа i dаljoj profesionаlnoj orijentаciji. Zаdаci nаstаve hemije zа osnovnu školu su: omogućаvаnje učenicimа dа rаzumeju predmet izučаvаnjа hemije i nаučni metod kojim se u hemiji dolаzi do sаznаnjа; omogućаvаnje učenicimа dа sаgledаju znаčаj hemije u svаkodnevnom životu, zа rаzvoj rаzličitih tehnologijа i rаzvoj društvа uopšte; osposobljаvаnje učenikа dа se koriste hemijskim jezikom: dа znаju hemijsku terminologiju i dа rаzumeju kvаlitаtivno i kvаntitаtivno znаčenje hemijskih simbolа, formulа i jednаčinа; stvаrаnje nаstаvnih situаcijа u kojimа će učenici do sаznаnjа o svojstvimа supstаnci i njihovim promenаmа dolаziti nа osnovu demonstrаcionih ogledа 15
ili ogledа koje sаmostаlno izvode, rаzvijаjući pri tome аnаlitičko mišljenje i kritički stаv u mišljenju; stvаrаnje nаstаvnih situаcijа u kojimа će učenici rаzvijаti eksperimentаlne veštine, prаvilno i bezbedno, po sebe i druge, rukovаti lаborаtorijskim priborom, posuđem i supstаncаmа; osposobljаvаnje učenikа zа izvođenje jednostаvnih istrаživаnjа; stvаrаnje situаcijа u kojimа će učenici primenjivаti teorijsko znаnje i eksperimentаlno iskustvo zа rešаvаnje teorijskih i eksperimentаlnih problemа; stvаrаnje situаcijа u kojimа će učenici primenjivаti znаnje hemije zа tumаčenje pojаvа i promenа u reаlnom okruženju; omogućаvаnje učenicimа dа kroz jednostаvnа istrаživаnjа rаzumeju kvаntitаtivni аspekt hemijskih promenа i njegovu prаktičnu primenu. 2.2.1. Nastavne jedinice koje uvode koncept sagorevanja Kad je u pitanju sagorevanje (drveta, papira, ćumura itd.), učenici imaju svoje mišjenje o tome da se tada u vazduhu nešto dešava i da nešto nestaje a ostaje samo pepeo. To nešto se pre objašnjavalo tprilike isto kao što bi ga i danas deca objasnila, kao flogiston (pojam uveo nemački naučnik Stahl u 17. veku), nesto što sve stvari sadrže, a što se gubi kada one sagorevaju [1]. U okviru redovne nastave hemije u VII razredu, nastavne jedinice koje uvode koncept sagorevanja su: Fizičke i hemijske promene supstanci Zakon održanja mase U okviru redovne nastave hemije u VIII razredu, nastavne jedinice koje uvode koncept sagorevanja su: Sumpor Ugljenik Uvod u organsku hemiju Ugljovodonici Nafta i zemni gas Alkoholi Hemija zivotne sredine 16
2.2.2. Analiza udžbenika hemije za 7. i 8. razred u pogledu prezentovanja pojma sagorevanja Udzbenik hemije izdavača Zavod za udzbenike za VII razred osnovne škole koncepiran je u pet nastavnih celina. Pojam sagorevanja se prvi put uvodi na samom početku izučavanja hemije u prvoj nastavnoj celini "Osnovni hemijski pojmovi", u jednoj od prvih nastavnih jedinica "Fizičke i hemijske promene supstanci". U ovoj nastavnoj jedinici, pri definisanju hemijskih promena kao oslobađanje ili trošenje znatne količine energije za primer hemijske promene je dato upravo sagorevanje šibice. Sledeća nastavna jedinici koja govori o pojmu sagorevanja je "Zakon održanja mase" gde dolazi do razjašnjavanja šta se dešava s masom pri hemijskim promenama, da li se masa supstanci koje sagorevaju povećava, smanjuje ili ostaje ista. Takođe, pri ovoj nastavnoj jedinici dati su adekvatni ogledi, kojim bi učenici shvatili Zakon održanja mase. Udzbenik hemije izdavača Zavod za udzbenike za VIII razred osnovne škole koncipiran je u devet nastavnih celina. Pojam sagorevanja u VIII razredu prvi put se uvodi pri izučavanju prve nastavne celine "Nemetali, oksidi nemetala i kiselina". "Sumpor" je prva nastavna jedinica u kojoj se govori o sagorevanju, tj njegovoj lakoći sagorevanja, što se može proveriti i adekvatnim ogledom koji je dat u udžbeniku. Sledeća nastavna jedinica je "Ugljenik", u kojoj se obraća pažnja na postojanje dva oksida ugljenika, koji nastaju ugljenikovim sagorevanjem. To su ugljenik(ii)-oksid, CO i ugljenik(iv)-oksid, CO 2. U udžbeniku su date i reakcije njihovog nastajanja. Ugljenik(II)-oksid nastaje sagorevanjem ugljenika u prisustvu nedovoljne količine vazduha. 2C + O 2 2CO U gradskoj sredini se nalazi u većim količinama, jer je proizvod nepotpunog sagorevanja benzina u motorima. Sagorevanjem ugljenik(ii)-oksid nastaje drugi oksid ugljenika ugljenik(iv)-oksid, CO 2. 2CO + O 2 2CO 2 U prirodi nastaje kao proizvod sagorevanja organskih supstanci. Sledeća nastavna celina "Uvod u organsku hemiju" objašnjava razlike između neorganskih i organskih jedinjenja, kako se organska jedinjenja razlažu na nižoj temperaturi za razliku od neorganskih jedinjenja i kako ih povezuju hemijske promene. Sagorevanjem organskih jedinjenja nastaje ugljenik(iv)-oksid. Nastavna jedinica "Ugljovodonici" sadrži reakcije sagorevanja, u kojima se vidi da svi ugljovodonici reaguju sa kiseonikom, pri čemu nastaju ugljenik(iv)-oksid i voda i objašnjenje tih reakcija, tj kako se u reakcijama sagorevanja ugljovodonika oslobađa velika količina energije, zato se oni koriste kao goriva. Propan i butan se koriste kao pogonsko gorivo, gorivo u domaćinstvu i u dzepnim upaljačima. Pri obradi nastavne jedinice "Nafta i zemni gas", govori se o njihovom sagorevanju, gde se velika količina hemijske energije oslobađa u vidu toplotne energije, kao i o važnosti nafte kao izvoru energije, njenoj primeni za dobijanje mnogih organskih jedinjenja. 17
Kod nastavne jedinice "Organska jedinjenja sa kiseonikom", govori se o sagorevanju alkohola, pri čemu se uz adekvatne primere i oglede objašnjava sagorevanje svih alkohola i to da alkohli mogu imati burnu reakciju oksidacije, ali se mogu i blago oksidovati do nastajanja aldehidi i ketoni. "Hemija životne sredine" kao poslednja nastavna jedinica u udzbeniku VIII razreda, takođe uvodi pojam sagorevanja. Ona govori da je za smanjenje trovanja izduvnim gasovima, neophodno smanjiti vožnju motornim vozilima po gradu i da količinu ugjen(iv)-oksida ne možemo lako smanjiti, jer on nastaje pri potpunom sagorevanju svih vrsta goriva. Obrađuje se i štetnost nagomilavanja ugljen(iv)- oksid u atmosferi, iako on nije otrovan gas. 2.2.3. Interpretacija pojma sagorevanja putem ogleda Kako bi učenici lakše i bolje shvatili i savladali pojam sagorevanja, predlaže se nastavnicima da im izvode oglede koji mogu dosta u tome pomoći. Ogled je veštačko izazivanje hemijskih promena [9]. Ogledi koji interpretiraju sagorevanje Ogledi koji interpretiraju sagorevanje u VII razredu osnovne škole: Ogled 1. Nastavna jedinica: Fizičke i hemijske promene supstanci Postupak: U suvu epruvetu stavite oko 2g kristalnog šećera. Epruvetu uhvatiti drvenom štipaljkom i pažljivo zagrevajte nad plamenom špiritusne lampe dok supstanca u epruveti ne postane crna. Kada se epruveta ohladi, sipajte 5cm 3 destilovane vode. Protresite epruvetu (slika 2.) [10]. Zapažanje: Supstanca crne boje, nastala pri jakom zagrevanju šećera, ne rastvara se u vodi. Učenici iz svakodnevnog iskustva znaju da se šećer rastvara u vodi. Sagorevanjem šećera nastala je supstanca čije se svojstvo razlikuje od svojstava šećera, nastala je nova supstanca, tj došlo je do hemijske promene. Slika 2. Sagorevanje šećera 18
Ogled 2. Nastavna jedinica: Analiza i sinteza Postupak: U suvu epruvetu staviti kašičicu jedinjenja (oksida) žive. Epruvetu učvrstite za stativ i zagrevajte plamenom špiritusne lampe. Kada primetite da se sive kapljice izdvajaju na zidu epruvete, u epruvetu unesite užareno drvce. (slika 3.) [10]. Zapažanje: Drvce se razgorelo. To znači da se jedinjenje žive pri zagrevanju razložilo na gas koji potpomaže gorenje (kiseonik). Sjajna tečnost sive boje na zidu epruvete jeste živa. Jedinjenje žive se sagorevanjem razložilo na dve nove čiste supstance, što znači da je došlo do analize. Slika 3. Sagorevanje oksida žive Ogled 3. Nastavna jedinica: Analiza i sinteza Postupak: Odmerite 0,7g gvožđa u prahu i 0,4g sumpora u prahu i dobro ih izmešajte u porculanskom avanu. Dobijenu smešu prenesite u porculanski lončić i zagrevajte na plamenu špiritusne lampe da reakcija započne, a tada prekinite zagrevanje. Kada se užarena masa potpuno ohladi, prenesite je u avan i usitnite u prah. Ispitajte magnetna svojstva dobijenog praha. (slika 4.) [10]. Zapažanje: Svojstva ovih elementa prethodno su ispitana, učenici znaju da gvožđe ima, a sumpor nema magnetna svojstva. Kako dobijeni prah nema magnetna svojstva, a ni žutu boju, možemo zaključiti da su se gvožđe i sumpor nakon sagorevanja sjedinili u novu čistu supstancu, jedinjenje gvožđa i sumpora. Ovim ogledom prikazana je sinteza jedinjenja koja nastaje od dva elementa- gvožđa i sumpora. Slika 4. Sagorevanje Fe i S 19
Ogled 4. Nastavna jedinica: Zakon održanja mase Postupak: Parče očišćene magnezijumove trake staviti u porculanski lončić. Izmeriti masu lončića s magnezijumom. Uhvatiti mašicama traku magnezijuma, zapaliti je na plamenu špiritusne lampe i brzo spustite u lončić. Posle sagorevanja magnezijumove trake u lončiću zaostaje prah bele boje. Kada se lončić ohladi, izmerite njegovu masu. Uporedite rezultate merenja pre i posle reakcije. (slika 5.) [10]. Slika 5. Sagorevanje magnezijumove trake Zapažanje: Ogled sagorevanja metala na otvorenom je značajan, jer pokazuju da se masa može povećati nakon sagorevanja, suprotno od mišljenja pojedinih učenika koji misle da je logično da masa treba da se smanji. Kako je magnezijum pri sagorevanju bio u dodiru sa vazduhom, nova supstanca magnezijumoksid, MgO, nastala je u reakciji magnezijuma i sastojka vazduha(kiseonika). Povećanje mase proizvoda reakcije u odnosu na masu magnezijuma jednako je masi kiseonika koji je reagovao s magnezijumom. Ogled 5. Nastavna jedinica: Zakon održanja mase Postupak: Na levi tas terazija stavite sveću, a na desni teg da se uspostavi ravnoteža. Zapalite sveću i pustite da gori izvesno vreme. Ugasite sveću. (slika 6.) [10]. Zapažanje: Tokom sagorevanja sveće vidimo da se levi tas terazija podiže, a desni spušta. Proizvodi sagorevanja sveće su gasoviti. Gasovi se mere u zatvorenim sudovima, pa u ovom ogledu nisu mogli biti izmereni. Smanjenje mase sveće jednako je masi oslobođenih gasova pri sagorevanju. Slika 6. Sagorevanje sveće 20
Ogled 6. Nastavna jedinica: Zakon održanja mase Postupak: Ponovite ogled sa svećom. Sveću poklopite staklenim cilindrom i uravnotežite terazije. Podignite cilindar, zapalite sveću i brzo je poklopite. (slika 7.) [10]. Zapažanje: Posle izvesnog vremena sveća se ugasila. Terazije su ostale u ravnoteži. Ovim ogledom dokazan je zakon održanja mase, ukupna masa rekaktanta jednaka je ukupnoj masi proizvoda reakcije. Slika 7. Sagorevanje sveće Ogledi koji interpretiraju sagorevanje u VIII razredu osnovne škole: Ogled 7. Nastavna jedinica: Kiseonik Postupak: U epruvetu stavite malo čvrstog kalijum-permanganata, KMnO 4. Pričvrstite epruvetu za sativ, a zatim je blago zagrevajte plamenim špiritusne lampe. Posle izvesnog vremena u epruvetu unesite užareno drvce. (slika 8.) [11]. Zapažanje: Učenici iz svakodnevnog života znaju da je kiseonik gas bez boje, ukusa i mirisa, koji podržava gorenje. Budući da se užareno drvce uneto u epruvetu razbuktalo, to znači da je razlaganjem kalijumpermanganata sagorevanjem nastao kiseonik. Slika 8. Sagorevanje KMnO 4 21
Ogled 8. Nastavna jedinica: Sumpor Postupak: Čašu s unutrašnje strane navlažiti vodom i na njen zid stavite parče lakmus-hartije plave boje. Na sahatno staklo stavite malo sumpora u prahu. Zapalite sumpor. Poklopite sahatno staklo čašom. (slika 9.) [11]. Zapažanje: Ovim ogledom vidi se da sumpor gori svetloplavim plamenom, čijim sagorevanjem nastaje sumpor(iv)-oksid. S + O 2 SO 2 Na sobnoj temperaturi ovaj oksid je gas bez boje, ne gori i ne podržava gorenje. Zagušljiv je. Nastaje kao proizvod sagorevanja sumpora koji se kao primesa često nalazi u ugljevima. Nagrađen sumpor(iv)-oksid, u ovom ogledu, reagovao je sa vodom, pri čemu je nastala sumporasta kiselina, H 2 SO 3. SO 2 + H 2 O H 2 SO 3 Slika 9. Sagorevanje sumpora Ogled 9. Nastavna jedinica: Uvod u organsku hemiju Postupak: Na dva kraja metalne pločice stavite, odvojeno, na vrh kašičice kristala kalcijum-karbonata i šećera. Zagrejte pločicu plamenom špiritusne lampe tako da plamen bude na sredini, između dve supstance. (slika 10.) [11]. Zapažanje: Sgorevanjem ove dve supstance, šećer se topi, a kalcijum-karbonat se ne menja. Ovim ogledom se dokazuje da se organska jedinjenja razlažu na nižoj temperaturi od neorganskih jedinjenja. Neorganska i organska jedinjenja povezuju hemijske promene. Sagorevanjem organskih jedinjenja nastaje ugljenik(iv)- oksid. Slika 10. Sagorevanje kalcijum-karbonata i šećera 22
Ogled 10. Nastavna jedinica: Ugljovodonici Postupak: U porculansku šolju sipajte nekoliko kapi n-heksana. Zapalite n-heksana prinošenjem plamena palidrvceta iznda tečnosti. Iznad plamena držati sahatno staklo. (slika 11.) [11]. Zapažanja: Pare n-heksana gore svetlim plamenom, što je karakteristično za sagorevanje nižih alkana. Slika 11. Sagorevanje ugljovodonika Ogled 11. Nastavna jedinica: Organska jedinjenja sa kiseonikom. Alkoholi. Postupak: U porculansku šolju ukapajte 1-2cm 3 etanola i zapalite ga plamenom šibice. (slika 12.) [11]. Zapažanje: Pri sagorevanju etanola dobijaju se ugljenik(iv)- oksid i voda, i oslobađa se toplota. CH 3 -CH 2 OH 3O 2 2CO 2 + 3H 2 O Slika 12. Sagorevanje alkohola 23
24 3. Cilj i hipoteze istraživanja
3.1. Postavka dijagnostičkog testa o razumevanju koncepta sagorevanja Kako bismo odredili u kojoj meri su učenici upoznati i kako razumeju koncept sagorevanja, izvršeno je testiranje znanja učenika o tom pojmu. Test je niz zadataka logičko međusobno povezanih, koji se odnose na jednu oblast, čijim se rešavanjem pod određenim uslovima i na unapred predviđen način želi nešto da utvrdi, a po mogućnosti i izmeri, odnosno izrazi nekom mernom jedinicom [12]. Dijagnostički test je pušten u jedno odeljenje VI, VII i VIII razreda Osnovne škole "Kralj Petar I" u Nišu. Metodom slučajnog izbora odlučeno je da se testiraju učenici odeljenja VI 3, VII 3 i VIII 1, koji su rešavali test koji obuhvata pitanja samo o sagorevanju 20minuta. Ovim testom bi trebali da vidimo koliko znaju učenici VI, VII i VIII razreda o konceptu sagorevanja. Šta za učenike VI razreda predstavlja pojam sagorevanja, pošto se oni još uvek nisu susreli sa hemijom kao nastavnim predmetom. Zatim kako učenici VII razreda razumeju ovaj pojam, koji se uvodi na samom početku izučavanja hemije. I na kraju kako su učenici VIII razreda savladali ovaj koncept, obrađujući još u VII razredu ovaj pojam u nastavnoj jedinici "Zakon održanja mase" i izučavajući organsku hemiju u VIII razredu gde se u svakoj nastavnoj jedinici govori o sagorevanju. Pitanja na testu su koncipirana tako da za svako od njih učenici treba da definišu svoj odgovor. Test je sastavljen sa pitanjima koja predstavljaju neke od najčešćih zabluda učenika kod pojma sagorevanja. Prva pitanja zahtevaju odgovor o samom shvatanju koncepta sagorevanja i supstanci koja sagoreva, dok poslednja pitanja predstavljaju velike zablude kod učenika, kao što kod petog pitanja učenici misle da je logično da se masa Mg trake sagorevanjem smanji, a ne poveća. 25
Sagorevanje Dragi učenici, ovaj test nije namenjen ocenjivanju, potpuno je anoniman i njegova svrha je naučno istraživanje! Iz ovih razloga vrlo je važno da date svoj odgovor, bez prepisivanja ili konsultovanja sa nekim, onako kako mislite da je najtačnije i najlogičnije, prema vašem znanju koje ste dobili u školi i u svakodnevnom životu. Unapred hvala! 1.a) Objasniti svojim rečima šta znači pojam "sagorevanje"? b) Šta se dešava sa supstancom kada ona sagoreva? 2. Da li se nešto stvara kada drvo gori? Zaokružite odgovor: a) da b) ne c) ne znam Objasniti zaokružen odgovor: 26
3. Sveća prestaje da gori kada se poklopi staklenim sudom (slika ispod). a)šta mislite da se dešava sa voskom dok sveća gori? Objasniti odgovor: b) Šta se desilo sa vazduhom unutar staklene posude? Objasniti odgovor: c) Da li je nastalo nesto što ne moze da se vidi? Objasniti odgovor: 27
4. Kada šibica gori, vidi se plamen. Od čega se plamen sastoji? 5. Učenik je zagrevao 6g magnezijumove trake u lončiću za žarenje dok sve nije sagorelo i ostao je samo beli prah. Nakon završene reakcije učenik je izmerio sagoreli magnezijum i video da on sada teži 10g. Zašto se masa magnezijuma uvećala? Zaokružite odgovor: a) kiseonik iz vazduha se pomesao sa Mg pa se zato masa povecala b) u toku zagrevanja Mg se raširio pa se zato masa povećala c) Mg je reagovao sa kiseonikom iz vazduha pa se masa povećala d) Mg je dobio toplotu od plamena pa se masa povećala e) Rezultat je nemoguć, masa ne moze da se poveća. Objasniti zaokružen odgovor: 28
3.2. Uzorak učenika na kome je vršeno dijagnostičko testiranje U ovom testiranju je učestvovalo ukupno 73 učenika; 27 učenika odeljenja VI 3, 24 učenika odeljenja VII 3 i 22 učenika odeljenja VIII 1. Od toga, 34 učenika bile su devojčice, dok su ostalih 39 učenika bili dečaci. U VI 3 od ukupno 27 učenika, sedam njih bilo je odlično; šest vrlodobro; jedan učenik bio je dovoljan; dok su ostalih trinaest učenika bila nedovoljna. Opšti uspeh iz hemije učenika VI razreda izostaje, pošto učenici u ovom razredu još uvek nemaju hemiju kao nastavni predmet. Na grafičkom prikazu na slici 13. u odeljenju VII 3 od ukupno 24 učenika, osam njih bilo je odlično, devet vrlodobro, tri učenika dobra, jedan je dovoljan, jedan učenik je sa jednom negativnom ocenom i dva učenika su ostala neocenjena. Opšti uspeh učenika iz hemije u odeljenju VII 3 je 3,73. 10 9 8 7 6 5 4 3 2 odličan vrlodobar dobar dovoljan nedovoljan neocenjen 1 0 VII3 Slika13. Histogramski prikaz opšteg uspeha iz hemije učenika VII razreda Nastavne jedinice koje su obrađene iz hemije u VII razredu pre testiranja učenika su: "Hemija i njen značaj"; "Materija i supstanca"; "Fizička i hemijska svojstva supstanci"; "Fizičke i hemijske promene supstanci"; "Čiste supstance. Elementi i jedinjenja"; "Smeše"; "Razdvajanje sastojaka smeše"; "Atom"; "Hemijski simboli"; "Građa atoma. Atomski i maseni broj"; "Relativna atomska masa"; "Elektronski omotač"; "Periodni sistem elemenata"; "Tablica periodnog sistema elemenata", "Hemijska veza"; "Kovalentna veza. Molekuli. Hemijske formule"; "Građenje molekula elemenata i jedinjenja"; "Valenca elemenata. Valenca elemenata u jedinjenjima s 29
kovalentnom vezom"; "Jonska veza. Valenca elemenata u jedinjenjima s jonskom vezom"; "Atomske, molekulske i jonske kristalne rešetke"; "Relativna molekulska masa"; "Rastvori. Rastvorljivost"; "Maseni udeo supstance u rastvoru"; "Voda. Značaj vode za živi svet". Na grafičkom prikazu na slici 14. u odeljenju VIII 1 od ukupno 22 učenika, devet njih bilo je odlično, dvanaest je vrlodobro i samo jedan učenik je nedovoljan. Opšti uspeh učenika iz hemije u odeljenju VIII 1 je 3,73. 14 12 10 8 6 4 odličan vrlodobar dobar dovoljan nedovoljan 2 0 VIII1 Slika14. Histogramski prikaz opšteg uspeha iz hemije učenika VIII razreda Nastavne jedinice koje su obrađene iz hemije u VIII razredu pre testiranja učenika su: "Nemetali, oksidi nemetala i kiseline"; "Vodonik"; ""Kiseonik"; "Sumpor"; "Azot"; "Ugljenik"; "Od nemetala do kiselina"; "Metali, oksidi metala i hidroksidi (baze)"; "Kalcijum"; "Gvožđe, aluminijum, bakar"; "Od metala do hidroksida"; "Soli"; "Elektrolitička disocijacija kiselina, hidroksida i soli"; "Uvod u organsku hemiju"; "Ugljovodonici. Zasićeni ugljovodonici. Nezasićeni ugljovodonici"; "Hemijska svojstva ugljovodonika"; "Aromatični ugljovodonici" "Nafta i zemni gas"; "Organska jedinjenja sa kiseonikom. Alkoholi"; "Karboksilne kiseline"; "Estri"; "Biološka važna organska jedinjenja"; Masti i ulja". 30
3.3. Skupljanje podataka Odgovori na pitanja sa dijagnostičkog testa su razvrstani prema definicijama koje su prikazane u tabeli 1. Odgovori na neka pitanja mogu da se klasifikuju u dve grupe, kao npr. ako je učenik na pitanje Šta se desava kada sveća sagoreva? dao odgovor da sveća se menja u crni prah i vosak se topi, to se može svrstati u zasebnu grupu odgovora T+M (Transmutacija + Modifikacija). Takođe, neki odgovori mogu da ne sadrže dovoljno informacija da bi se klasifikovali u neku od grupa, pa se oni označavaju kao nesvrstani [13]. Tabela1. Tabelarni prikaz klasifikacije odgovora dijagnostičkog testa 1.Uloga kiseonika/interakcija Hemijska reakcija - C C1 Učenik zna da zapaljiva supstanca i kiseonik/ vazduh interaguju C2 reakcija je ireverzibilna Transmutacija (pretvaranje) - T T1 nema interakcije između zapaljive supstance i kiseonika/vazduha T2 kiseonik\vazduh mogu ili ne moraju da budu prepoznati kao potrebni faktor da bi došlo do sagorevanja T3 sagorevanje je destruktivni proces T4 destruktivni proces može da otpusti ili oslobodi supstance iz materije koja sagoreva T5 sagorevanje je nepovratno Modifikacija - M M1 - kiseonik\vazduh nije umešan u promenu M2 - promena je povratna 2.Plamen/vatra Hemijska reakcija C3 vide se promene u energiji ali nisu objašnjene C4 plamen\vatra je dokaz za odigravanje hemijske reakcije C5 u plamenu se nalaze zapaljiva supstanca i kiseonik\vazduh koji reaguju Transmutacija T6 - plamen\vatra je aktivni faktor koji označava da se dešava neka promena T7 vazduh\kiseonik je potreban da hrani plamen odnosno da ga održava zivim T8 vazduh\kiseonik se menjaju zbog plamena\vatre, ili ih on\ona koristi T9 materija se pretvara u toplotu i obrnuto T10 plamen sadrži samo zapaljivu supstancu ili kiseonik\vazduh, ili mozda obe supstance, ali tako da one ne interaguju međusobno Modifikacija M3 plamen\vatra je izvor toplote koja je potrebna da bi došlo do modifikacije 3.Produkti i reaktanti Hemijska reakcija C6 produkti sadrže reaktante u različitoj hemijskoj kombinaciji C7 masa koja je očuvana pokazuje da učenici misle da nastali gas ima svoju težinu ili da se gas nije 31
izgubio u atmosferi C8 osobine (svojstva) supstance nisu sačuvane Transmutacija T11 supstanca se tokom sagorevanja pretvorila iz jedne u drugu ili u ništa T12 kiseonik\vazduh pojedinačno mogu da se pretvore u produkat T13 kiseonik može biti potreban, ali on u hemijskom smislu ne reaguje T14 masa može da se poveća, smanji, ili da ostane ista (jer se izmenjeni proizvodi razlikuju od reaktanata) T15 osobine nisu sačuvane T16 osobine mogu biti toliko bitne da učestvuju u procesu transmutacije Modifikacija M4 supstanca prelazi iz jedne svoje forme u drugu M5 supstanca je sačuvana M6 masa može biti sacuvana, ali to zavisi od toga da li se smatra da različite forme iste supstance imaju istu težinu M7 neke osobine su sačuvane Odgovori koji u sebi sadrže C i T međuodgovor (intermedijer) X Nesvrstano odgovori koji nemaju dovoljno informacija da bi se svrstali u neku grupu 32
33 4. Rezultati i diskusijа
Rezultati testiranja učenika su prikazani u tabelama 2. do 5., tako da su svi dobijeni odgovori klasifikovani u jednu od četiri kategorije odgovora koje su definisane u poglavlju 3.3. Tabela 2. Klasifikacija odgovora po kategorijama za VI razred Kategorija Broj pitanja u dijagnostičkom testu odgovora 1 2 3a 3b i c 4 5 Hemijska 0 0 0 0 6 0 reakcija (C) Međuodgovor 0 0 0 0 3 0 (X) Transmutacija 18 20 1 10 9 10 (T) Trans (T) + 1 0 0 2 0 0 Mod (M) Modifikacija 0 0 19 6 1 0 (M) Nesvrstano 4 2 2 4 2 12 Prazno 0 1 1 1 2 1 Ukupno 23 23 23 23 23 23 Tabela 3. Klasifikacija odgovora po kategorijama za VII razred Kategorija Broj pitanja u dijagnostičkom testu odgovora 1 2 3a 3b i c 4 5 Hemijska 2 0 0 0 11 0 reakcija (C) Međuodgovor 1 0 0 0 0 0 (X) Transmutacija 12 17 0 10 0 11 (T) Trans (T) + 2 0 2 2 0 1 Mod (M) Modifikacija 0 0 17 1 0 0 (M) Nesvrstano 2 2 1 7 5 8 Prazno 1 1 0 0 4 0 Ukupno 20 20 20 20 20 20 34
Tabela 4. Klasifikacija odgovora po kategorijama za VIII razred Kategorija Broj pitanja u dijagnostičkom testu odgovora 1 2 3a 3b i c 4 5 Hemijska 0 0 0 0 9 1 reakcija (C) Međuodgovor 4 2 0 2 5 0 (X) Transmutacija 14 20 2 10 4 8 (T) Trans (T) + 1 0 0 1 0 0 Mod (M) Modifikacija 1 1 22 0 0 0 (M) Nesvrstano 5 2 0 9 1 13 Prazno 0 0 1 3 6 3 Ukupno 25 25 25 25 25 25 Tabela 5. Zbirna klasifikacija odgovora po kategorijama za VI, VII I VIII razred Kategorija Broj pitanja u dijagnostičkom testu odgovora 1 2 3a 3b i c 4 5 Hemijska 2 0 0 0 26 1 reakcija (C) Međuodgovor 5 2 0 2 8 0 (X) Transmutacija 44 57 3 30 13 29 (T) Trans (T) + 4 0 2 5 0 1 Mod (M) Modifikacija 1 1 58 7 1 0 (M) Nesvrstano 11 6 3 20 8 33 Prazno 1 2 2 4 12 4 Ukupno 68 68 68 68 68 68 Na osnovu podataka prikazanih u tabeli 2, tabeli 3, tabeli 4 i tabeli 5 može se videti da je i u VI, I u VII i u VIII razredu transmutacija (pretvaranje) uobičajan odgovor na pitanja 1, 2, 3 b, c i 5. Modifikacija je kao odgovor uglavnom prisutna kod pitanja u vezi sa sagorevanjem sveće, tj pitanje 3a. Međuodgovor (X) odgovor se javlja vrlo retko, ali je ipak prisutan, dok se odgovor u vidu hemijske reakcije (C) najčešće javljao kod pitanja 4. 35