Razumevanje kemijskih pojmov v devetem razredu osnovne šole

UNIVERZA V LJUBLJANI PEDAGOŠKA FAKULTETA

FAKULTETA ZA MATEMATIKO IN FIZIKO FAKULTETA ZA KEMIJO IN KEMIJSKO

TEHNOLOGIJO

NARAVOSLOVNOTEHNIŠKA FAKULTETA Študijski program: Kemija in Fizika

Razumevanje kemijskih pojmov v devetem razredu osnovne šole

DIPLOMSKO DELO

Mentor: Kandidatka:

S. A. Glažar Tjaša Kastelic

Ljubljana, maj, 2012

Zahvala

Za vsa prizadevanja, pomoc ter podporo pri pisanju diplomske naloge se iskreno zahvaljujem mentorju in svojim najbljižnjim.

POVZETEK

V šolskem letu 2011 – 2012 se je državnega tekmovanja iz predmeta kemije udeležilo 562 učencev devetih razredov osnovnih šol iz cele Slovenije. S pomočjo analize rešenih testov je bilo ugotovljeno učenčevo razumevanje in poznavanje kemije. Učenci si ponavadi težje predstavljajo svet, ki ga ne vidijo s prostimi očmi. V kemiji obstajajo mehanizmi, kot so modeli, ki nam submikroskopski svet lahko približajo. Zato je v uvodu v večji meri kratko predstavljen submikroskopski svet po temah, ki se jih učijo učenci v osnovnih šolah. Glede na analizo učenčevih preizkusov znanj so v jedru predstavljeni rezultati analize ter njihova interpretacija. Za zaključek so zbrana opažanja, sinteza in vrednotenje po učnih vsebinah v katerih je podano učenčevo razumevanje posameznih vsebin ter tipov nalog, ki so učencu lažje rešljive.

ABSTRACT

In school year 2011-2012, 562 students in ninth grade (aged 15 years) all over Slovenia attended national competition in chemistry. From the analysis of the test results, their chemistry knowledge at different Bloom’s categories was identified. In teaching chemistry models are used for visualizing the sub-microscopic world of particles, therefore in the introduction the application of different types of models (model sets and virtual models) are presented and their application discussed. In the central part of the diploma thesis and results are presented in detail and discussed from different point of view. For the conclusion the observations and evaluation of the results according to different chemistry topics are presented.

KLJU Č NE BESEDE:

KAZALO VSEBINE

POVZETEK _______________________________________________________________ 4 ABSTRACT _______________________________________________________________ 4 KLJUČNE BESEDE:________________________________________________________ 4 UVOD ____________________________________________________________________ 9 1 VIZUALIZACIJSKI ELEMENTI ____________________________________________ 9 REALISTIČNE SLIKE _________________________________________________________ 9 KONVENCIONALNE SLIKE ___________________________________________________ 9 HIBRIDNE SLIKE ____________________________________________________________ 10 2 KEMIJSKE RAVNI ______________________________________________________ 11

MAKROSKOPSKA RAVEN____________________________________________________ 11 SUBMIKROSKOPSKA RAVEN ________________________________________________ 11 SIMBOLNA RAVEN __________________________________________________________ 12 MODELI ____________________________________________________________________ 12 3 MODEL STRP (SOODVISNOST TREH RAVNI NARAVOSLOVNEGA POJMA) ___ 15 4 RAVEN SUBMIKROSKOPSKE PREDSTAVITVE PRI POUKU V OSNOVNI ŠOLI _ 16

4.1 ŠESTI, SEDMI IN OSMI RAZRED OSNOVNE ŠOLE _______________________ 16 4.1.1 AGREGATNA STANJA ______________________________________________________ 16 4.1.2 PREHODI MED AGREGATNIMI STANJI _______________________________________ 18 4.1.3 ČISTA SNOV in ZMES _______________________________________________________ 20 4.2 DEVETI RAZRED OSNOVNE ŠOLE _____________________________________ 23 4.2.1 KISLINE ___________________________________________________________________ 23 4.2.2 BAZE _____________________________________________________________________ 24 4.2.3 KISIKOVE ORGANSKE SPOJINE______________________________________________ 26 4.2.4 MAŠČOBE _________________________________________________________________ 31 4.2.5 OGLJIKOVI HIDRATI _______________________________________________________ 32 4.2.6 BELJAKOVINE _____________________________________________________________ 34

EMPIRIČNI DEL - ANALIZA, SINTEZA IN VREDNOTENJE PREIZKUSOV ZNANJA _________________________________________________________________________ 36 1 NAMEN ________________________________________________________________ 36 2 VZOREC _______________________________________________________________ 36 3 ANALIZA PREIZKUSOV ZNANJ___________________________________________ 36

3.1 ANALIZA PRAVILNIH ODGOVOROV ______________________________________ 36 3.2 ANALIZA NAPAČNIH ODGOVOROV _______________________________________ 37 4 STRUKTURA ANALIZE NALOG ___________________________________________ 37 5 MREŽNI DIAGRAM ANALIZIRANEGA PREIZKUSA ZNANJ __________________ 37 ANALIZA TESTNIH NALOG ZA 9. RAZRED OSNOVNE ŠOLE __________________ 40 1.1 naloga ____________________________________________________________________ 42 1.2 naloga ____________________________________________________________________ 44 2.1 naloga ____________________________________________________________________ 47

2.2 naloga ____________________________________________________________________ 49 2.3 naloga ____________________________________________________________________ 51 2.4 naloga ____________________________________________________________________ 53 3.1 naloga ____________________________________________________________________ 56 3.2 naloga ____________________________________________________________________ 58 4.1 naloga ____________________________________________________________________ 61 4.2 naloga ____________________________________________________________________ 63 4.3 naloga ____________________________________________________________________ 65 5.1 naloga ____________________________________________________________________ 68 5.2 naloga ____________________________________________________________________ 70 5.3 naloga ____________________________________________________________________ 72 6. naloga _____________________________________________________________________ 75 7. naloga _____________________________________________________________________ 79 8. naloga _____________________________________________________________________ 82 9.1 naloga ____________________________________________________________________ 85 9.2 naloga ____________________________________________________________________ 87 9.3 naloga ____________________________________________________________________ 89 10.1 naloga ___________________________________________________________________ 92 10.2 naloga ___________________________________________________________________ 94 10.3 naloga ___________________________________________________________________ 96 ZAKLJUČEK _____________________________________________________________ 98 UGOTOVITVE____________________________________________________________ 98 1 TOČKE _________________________________________________________________ 98 2 KOGNITIVNE RAVNI ____________________________________________________ 98 3 VSEBINE NALOG IN NJIHOVO REŠEVANJE_______________________________ 99 3.1 TOPNOST__________________________________________________________________ 99 3.2 MASNI DELEŽ _____________________________________________________________ 99 3.3 OGLJIKOVODIKI __________________________________________________________ 100 3.4 POIMENOVANJE SPOJIN ___________________________________________________ 100 3.5 KISIKOVA DRUŽINA ORGANSKIH SPOJIN ___________________________________ 100 3.6 POVEZOVANJE DELCEV ___________________________________________________ 100 3.7 GOSTOTA ________________________________________________________________ 101 3.8 KISLINE, BAZE IN SOLI ____________________________________________________ 101 4 TIPI NALOG TER NJIHOVO REŠEVANJE __________________________________ 101 4.1 BRANJE GRAFOV _________________________________________________________ 101 4.2 KEMIJSKO RAČUNANJE ___________________________________________________ 101 4.3 IZBIRNI TIP NALOGE ______________________________________________________ 102 4.4 DOPOLNILNI TIP NALOGE _________________________________________________ 102 4.5 PROBLEMSKA NALOGA ___________________________________________________ 102 4.6 PISANJE STRUKTURNE FORMULE __________________________________________ 102 5 NAJBOLJE IN NAJSLABŠE REŠENE NALOGE ____________________________ 103 6 POVZETEK ZAKLJUČKA _______________________________________________ 103

KAZALO PREGLEDNIC

PREGLEDNICA 1 RAZLIKE MED ZMESJO IN SPOJINO. ... 20 PREGLEDNICA 2 PREGLEDNICA PRIKAZUJE SKUPINE UČENCEV PORAZDELJENIH PO

ŠTEVILU DOSEŽENIH TOČK NA CELOTNEM PREIZKUSU ZNANJA. ... 36 PREGLEDNICA 3 PREGLEDNICA PRIKAZUJE USPEH POSAMEZNE SKUPINE UČENCEV PO

NALOGAH. ... 37 PREGLEDNICA 4 PREGLEDNICA PRIKAZUJE POVPREČEN ODSTOTEK REŠENIH NALOG

GLEDE NA KOGNITIVNO RAVEN... 99 PREGLEDNICA 5 PREGLEDNICA PRIKAZUJE POVPREČEN ODSTOTEK REŠENIH NALOG PO

POSAMEZNIH VSEBINAH. ... 101 PREGLEDNICA 6 PREGLEDNICA PRIKAZUJE POVPREČEN ODSTOTEK REŠENIH NALOG PO

POSAMEZNIH TIPIH NALOG... 102

KAZALO SLIK

SLIKA 1 SLIKA PH METER (DEVETAK IDR., 2011). ________________________________________ 9 SLIKA 2 SLIKA GOVORI O PH-JU (DEVETAK IDR., 2011). ___________________________________ 9 SLIKA 3 GRAF PRIKAZUJE ODVISNOST HITROSTI OD ČASA (DEMŠAR IDR., 2009). ___________ 9 SLIKA 4 SLIKA PRIKAZUJE PORAZDELITEV ELEKTRONOV PO LUPINAH V ATOMU KLORA

(GLAŽAR IDR., 2006). ___________________________________________________________ 9 SLIKA 5 HIBRIDNA SLIKA KISA TER PORAZDELITEV DELCEV ETANOJSKE KISLINE V KISU

(DEVETAK IDR., 2011). ________________________________________________________ 10 SLIKA 6 HIBRIDNA SLIKA ČISTILA TER PORAZDELITEV DELCEV V ČISTILU (DEVETAK IDR.,

2011). ________________________________________________________________________ 10 SLIKA 7 HIBRIDNA SLIKA SOLI TER PORAZDELITEV DELCEV V NATRIJEVEM KLORIDU

(DEMŠAR IDR., 2009). _________________________________________________________ 10 SLIKA 8 PRIKAZ POVEČAVE DELCEV IZ MAKRO NIVOJA V SUBMIKRO NIVO (DEVETAK IDR.,

2010). ________________________________________________________________________ 10 SLIKA 9 KRISTALI ŽVEPLA (GLAŽAR IDR., 2006). ________________________________________ 11 SLIKA 10 VRTINEC VODE (GLAŽAR IDR., 2006). __________________________________________ 11 SLIKA 11 SLIKA PONAZARJA NA SUBMIKROSKOPSKI RAVNI PREHAJANJE SNOVI IZ TRDNEGA

AGREGATNEGA STANJA V TEKOČE AGREGATNO STANJE TER IZ TEKOČEGA

AGREGATNEGA STANJA V PLINASTO AGREGATNO STANJE IN NAZAJ (GLAŽAR IDR., 2006).________________________________________________________________________ 11 SLIKA 12 SESTAVA DETERGENTA JE PONAZORJENA NA SIMBOLNI RAVNI S FORMULO

DETERGENTA (DEVETAK IDR., 2011).___________________________________________ 12 SLIKA 13 SLIKA PRIKAZUJE MODEL ŽVEPLOVE KISLINE . ________________________________ 12 SLIKA 14 SLIKA PRIKAZUJE ENAČBO KEMIJSKE REAKCIJE PONAZORJENE S KALOTNIMI

MODELI (DEVETAK IDR., 2011). ________________________________________________ 13 SLIKA 15 MODELI V RAZLIČNIH OBLIKAH. MODELI SO NAREJENI V PROGRAMIG ISIS DRAW IN

CHEMSKETCH. _______________________________________________________________ 13 SLIKA 16 SLIKA PRIKAZUJE KAPLJICO VODE (MAKRO NIVO) TER MOLEKULE VODE

(SUBMIKRO NIVO) (DEMŠAR IDR., 2009).________________________________________ 13 SLIKA 17 SLIKA PRIKAZUJE FORMULO SPOJINE (SIMBOLNA RAVEN) TER DETERGENT (MAKRO

RAVEN) (DEVETAK IDR., 2011). ________________________________________________ 14 SLIKA 18 SLIKA PRIKAZUJE STRUKTURNO FORMULO (SIMBOLNA RAVEN) TER MODEL

(SUBMIKRO RAVEN) MOLEKULE KOFEINA (DEVETAK IDR., 2011). ________________ 14 SLIKA 19 SLIKA PRIKAZUJE SADEŽ ANANASA (MAKRO NIVO), RACIONALNO FORMULO

(SIMBOLNA RAVEN) TER MODEL (SUBMIKRO RAVEN) ETIL BUTANOATA, KI SE NAHAJA V ANANASU (DEVETAK IDR., 2011).____________________________________ 14 SLIKA 20 MODEL POUČEVANJA IN UČENJA KEMIJE (DEVETAK IDR., 2009). _________________ 15 SLIKA 21 SLIKA PRIKAZUJE VODO V TRDNEM AGREGATNEM STANJU TER MOLEKULE VODE

NA SUBMIKROSKOPSKI RAVNI (DEMŠAR IDR., 2009). ____________________________ 16 SLIKA 22 MOLEKULE VODE V LEDU NA SUBMIKROSKOPSKI RAVNI (GLAŽAR IDR., 2006). ___ 16 SLIKA 23 SLIKA PRIKAZUJE VODO V TEKOČEM AGREGATNEM STANJU TER MOLEKULE VODE

NA SUBMIKROSKOPSKI RAVNI (DEMŠAR IDR., 2009). ____________________________ 17 SLIKA 24 MOLEKULE VODE V TEKOČI VODI NA SUBMIKROSKOPSKI RAVNI (GLAŽAR IDR.,

2006).________________________________________________________________________ 17

SLIKA 25 SLIKA PRIKAZUJE MOLEKULE VODE V PLINASTEM AGREGATNEM STANJU TER MOLEKULE VODE NA SUBMIKROSKOPSKI RAVNI (DEMŠAR IDR., 2009). ________ 17 SLIKA 26 SLIKA MOLEKULE V VODNI PARI NA SUBMIKROSKOPSKI RAVNI (GLAŽAR IDR.,

2006).________________________________________________________________________ 17 SLIKA 27 SLIKA PRIKAZUJE MAKROSKOPSKI PROCES PREHAJANJA SNOVI IZ TRDNEGA

AGREGATNEGA STANJA V TEKOČE AGREGATNO STANJE TER IZ TEKOČEGA V PLINASTO AGREGATNO STANJE IN NAZAJ (DEMŠAR IDR., 2009). _________________ 18 SLIKA 28 SLIKA PRIKAZUJE DELITEV SNOVI NA ZMESI IN ČISTE SNOVI. ČISTE SNOVI SE

DELIJO ŠE NAPREJ NA ELEMENTE (ENOATOMNE IN VEČATOMNE, KI VSEBUJEJO ENAKE VRSTE) TER NA SPOJINE (VEČ ATOMOV RAZLIČNIH ELEMENTOV, KI SE MED SEBOJ POVEZUJEJO V MOLEKULE TER IONSKE SPOJINE) (KRONHAUSER, FRAZER, 2003).________________________________________________________________________ 20 SLIKA 29 SUBMIKRO PREDSTAVITEV V MOČNI IN ŠIBKI KISLINI. _________________________ 23 SLIKA 30 SUBMIKROSKOPSKA PREDSTAVITEV DELCEV V MOČNI IN ŠIBKI BAZI.___________ 25 SLIKA 31 SLIKE PREDSTAVLJAJO PRIMERE MODELOV ALKOHOLOV.______________________ 26 SLIKA 32 SLIKA PRIKAZUJE ELIMINACIJO (ODCEP) VODE PRI REAKCIJI DVEH MOLEKUL

ALKOHOLOV. PRI TEM NASTANE ETER. _______________________________________ 26 SLIKA 33 SLIKI PRIKAZUJETA PRIMERA MODELOV MOLEKUL ETROV. ____________________ 27 SLIKA 34 SLIKE PRIKAZUJEJO PRIMERE MODELOV MOLEKUL ALDEHIDOV. _______________ 27 SLIKA 35 SLIKI PRIKAZUJETA PRIMERA MODELOV MOLEKUL KETONOV. _________________ 28 SLIKA 36 PRIMERI MODELOV MOLEKUL KETONOV. _____________________________________ 29 SLIKA 37 SLIKA PRIKAZUJE PRIMER MODELA MOLEKULE ESTRA. ________________________ 30 SLIKA 38 MODEL MOLEKULE GLICEROLA, MODEL MOLEKULE MAŠČOBNE KISLINE IN MODEL

MOLEKULE MAŠČOBE. _______________________________________________________ 31 SLIKA 39 SLIKA PRIKAZUJE DELITEV OGLJIKOVIH HIDRATOV NA MONOSAHARIDE,

DISAHARIDE IN POLISAHARIDE._______________________________________________ 32 SLIKA 40 MODEL MOLEKULE GLUKOZE, SAHAROZE IN LAKTOZE.________________________ 33 SLIKA 41 PRIMERI MODELOV MOLEKUL AMINOV. _______________________________________ 34 SLIKA 42 PRIMERA MODELOV MOLEKUL AMINOKISLIN. _________________________________ 35

UVOD

1 VIZUALIZACIJSKI ELEMENTI

V poučevanju naravoslovja se na vseh ravneh izobraževanja pogosto uporabljajo različne vrste vizualizacije, ki omogočajo, da si učenci abstraktne naravoslovne pojme čim bolje predstavljajo in jih razumejo. Pri kemiji se uporablja vrsta vizualizacijskih elementov, kot so:

slike, skice, sheme, fotografije, načrti, animacije, modeli in druga orodja (Glažar idr., 2011).

Vizualizacijske elemente delimo na realistične, konvencionalne in hibridne slike (Devetak idr., 2010a).

REALISTIČNE SLIKE

Med njih štejemo risbe in fotografije. (Devetak idr., 2010a) Primera:

Slika 1 Slika pH meter (Devetak idr., 2011).

Slika 2 Slika govori o pH-ju (Devetak idr., 2011).

KONVENCIONALNE SLIKE

Med njih štejemo grafe, skice, sheme, zemljevide, strukturne molekule, modele molekul…( Devetak idr., 2010a).

Primera:

Slika 3 Graf prikazuje odvisnost hitrosti od časa (Demšar idr., 2009).

Slika 4 Slika prikazuje porazdelitev elektronov po lupinah v atomu klora (Glažar idr., 2006).

HIBRIDNE SLIKE

Združujejo realističen in konvencionalen način predstavljanja nekega pojma ali pojava. Na sliki je prikazana povezava med snovjo in porazdelitvijo delcev v snovi (Devetak idr., 2010a).

Primeri:

Slika 5 Hibridna slika kisa ter porazdelitev delcev

etanojske kisline v kisu (Devetak idr., 2011). Slika 6 Hibridna slika čistila ter porazdelitev delcev v čistilu (Devetak idr., 2011).

Slika 7 Hibridna slika soli ter porazdelitev delcev v natrijevem kloridu (Demšar idr., 2009).

Za boljšo ponazoritev prehoda iz makro na submikro raven pa se zadnje čase ponekod uveljavlja tudi t.i. mezo raven (Meijer idr., 2009), kjer uporabljajo različne stopnje povečave zgradbe snovi, dokler ne pridemo na raven molekul, atomov ali ionov (Glažar idr., 2011).

Slika 8 Prikaz povečave delcev iz makro nivoja v submikro nivo (Devetak idr., 2010).

VESOLJE:

svetloba in snov OSONČJE:

zvezde in planeti ZEMLJA: ozračje,

voda, tla VODA: voda,

minerali MODELI

MOLEKUL VODE

sto milijonkrat povečano

sto milijonkrat povečano

sto milijonkrat povečano

sto milijonkrat povečano

2 KEMIJSKE RAVNI

Kemijske pojme je mogoče obravnavati na treh ravneh: makroskopski, submakroskopski in simbolni ravni (Devetak, 2005).

MAKROSKOPSKA RAVEN

Makroskopska slika podaja dejansko stanje neke snovi ali nekega pojava. Pojav lahko na osnovi slike učenec bolj ali manj ustrezno opiše. Makroskopski ravni pravimo tudi vidni svet, saj lahko stvari na tej ravni vidimo s prostim očesom.

Primer makroskopske ravni nam predstavljata spodnji sliki:

Slika 9 Kristali žvepla (Glažar idr., 2006).

Slika 10 Vrtinec vode (Glažar idr., 2006).

V skupino slik na makro ravni niso vštete slike končnih izdelkov v komercialni embalaži, takšni kakršno jo kupimo v trgovini (Glažar idr., 2011).

SUBMIKROSKOPSKA RAVEN

Ugotovitve na makroskopski ravni, razložimo s teorijami, ki temeljijo na ravni delcev:

atomov, molekul ali ionov (Johnstone, 2000). To raven delcev, poimenujemo submikroskopska raven. Ta raven je temeljna za razumevanje kemijskih pojmov, preden jih ponazorimo simbolno (Šegedin, 1999).

Slika 11 Slika ponazarja na submikroskopski ravni prehajanje snovi iz trdnega agregatnega stanja v tekoče agregatno stanje ter iz tekočega agregatnega stanja v plinasto agregatno stanje in nazaj (Glažar idr., 2006).

SIMBOLNA RAVEN

Za predstavitev kemijskih pojmov ali pojavov na simbolni ravni, submikroskopsko raven prevedemo v ustrezne simbole:

- kemijske simbole, - formule in enačbe, - matematične enačbe,

- različne shematske in grafične predstavitve (Johnstone, 2000).

Simboli omogočajo enostavnejšo interpretacijo dejanskega stanja in medsebojno komunikacijo med tistimi, ki simbole poznajo in jih znajo brati (Devetak, 2005).

Slika 12 Sestava detergenta je ponazorjena na simbolni ravni s formulo detergenta (Devetak idr., 2011).

MODELI so zasnovani na podlagi ugotovitev raziskav in so pomemben učni pripomoček v naravoslovnem izobraževanju (Gilbert, 1991). Modeli so pomoč in orodje za razlago. Učenci jih morajo razumeti in jih biti sposobni uporabiti. Prav zato morajo biti modeli za učence enostavni, logično zgrajeni in razumljivi (Harrison in Treagust, 1998).

Pri uporabi modelov je ključno opozoriti učence, da so to modeli delcev na submikroskopski ravni, ki niso preprosta povečava dejanskih delcev, ampak predstavljajo le njihovo vizualizacijo (Ferk-Savec in Vrtačnik, 2007). Z modeli lahko ponazarjamo tudi kemijske reakcije (Glažar idr., 2011).

Slika 13 Slika prikazuje model žveplove kisline.

ŽIČNI MODEL PALIČNI MODEL KROGLIČNI MODEL KALOTNI MODEL Na sliki 14 je podan prikaz kemijske enačbe z modeli.

Slika 14 Slika prikazuje enačbo kemijske reakcije ponazorjene s kalotnimi modeli (Devetak idr., 2011).

Razlikujemo kalotne, kroglične, palične in žične modele.

Slika 15 Modeli v različnih oblikah. Modeli so narejeni v programig ISIS draw in ChemSketch.

Pri poenostavljenih pojmih in pojavih lahko predstavnike med seboj kombiniramo. Na slikah od 16 do 19 so podane različne kombinacije.

Na sliki 16 je podana kombinacija makro in submikro ravni.

Slika 16 Slika prikazuje kapljico vode (makro nivo) ter molekule vode (submikro nivo) (Demšar idr., 2009).

Na sliki 17 je podana kombinacija makro in simbolne ravni, na sliki 18 kombinacija submikro in simbolne ravni, na sliki 19 pa kombinacija vseh treh ravni: makro, submikro in simbolne ravni.

Slika 17 Slika prikazuje formulo spojine (simbolna raven) ter detergent (makro raven) (Devetak idr., 2011).

Slika 18 Slika prikazuje strukturno formulo (simbolna raven) ter model (submikro raven) molekule kofeina (Devetak idr., 2011).

Slika 19 Slika prikazuje sadež ananasa (makro nivo), racionalno formulo (simbolna raven) ter model (submikro raven) etil butanoata, ki se nahaja v ananasu (Devetak idr., 2011).

3 MODEL STRP

(SOODVISNOST TREH RAVNI NARAVOSLOVNEGA POJMA)

Na osnovi Johnsonovega trikotnega modela treh ravni kemijskih pojmov je bil oblikovan model soodvisnosti treh ravni naravoslovnega pojma (STRP), ki kompleksno povezuje tri ravni pojmov (Devetak, 2005) in predstavlja osrednji del modela učenja in poučevanja kemije (Glažar idr., 2011).

STRP model pri poučevanju in učenju kemije povezuje vse tri ravni obravnave kemijskih pojmov, makro (konkretna, senzorno-eksperimentalna) raven, submikro (abstraktna, delčna) raven ter simbolno (abstraktna kemijsko-matematična) raven. Vse tri ravni se morajo v procesu učenja smiselno prekrivati, da se oblikuje ustrezen mentalni model obravnavanega pojma ali nekega pojava (Devetak in Glažar, 2007). Te povezave omogočajo učencu razvijanje logičnega mišljenja in osmišljanje pomena abstraktnih kemijskih pojmov (Devetak, 2005). Če želimo še dodatno povečati informacijsko moč slikovnega materiala, lahko to storimo tako, da na eni sliki pokažemo povezave vseh ravni (glej sliko 20) (Glažar idr., 2011).

Slika 20 Model poučevanja in učenja kemije (Devetak idr., 2009).

dejansko stanje

predstavitev dejanskega stanja Makro-

raven

Submikro-

raven Simbolna- raven

Kompleksnost kem. pojava

Izobraževalna strategija - Vizualizacijske metode - Ustrezna raba jezika

STRP model

Ustrezni mentalni model kemijskega pojma

Simbolna raven

Submikro raven

Makro raven

Raven abstraktnosti

predstavitve kemijskega

pojma

Abstraktni specializirani jezik (simbolni jezik;

submikrojezik) Raven kompleksnosti izražanja

Konkretni znani jezik

(makrojezik)

Kemijska pismenost - metavizualna kompetenca - integracija trojnosti pojmov - formalno-logične sposobnosti - zavedanje pomena kemije - večji interes poglabljanja

kemijskega znanja

KEMIJA UČITELJ

UČNI MATERIAL UČENEC

4 RAVEN SUBMIKROSKOPSKE PREDSTAVITVE PRI POUKU V OSNOVNI ŠOLI

Učenci spoznajo nekatere osnovne kemijske vsebine že pri naravoslovju v šestem (razlaga pojma snov in agregatnih stanj) in sedmem razredu (razlaga pojmov čista snov, zmes, element, spojina in raztopina) osnovne šole.

K obravnavi in razumevanju naravoslovnih in predvsem kemijskih pojmov v veliki meri pripomorejo vizualizacijski elementi, na submikroskopski ravni, to so modeli, sheme in animacije.

4.1 ŠESTI, SEDMI IN OSMI RAZRED OSNOVNE ŠOLE

4.1.1 AGREGATNA STANJA

Snov, je vse tisto (materija), kar napolni prostor, se lahko otiplje in se da obdelovati ter se pojavlja v plinasti, tekoči ali trdni obliki. Snov je sestavljena iz delcev, to so atomi, molekule in ioni. O snovi govorimo lahko šele takrat, ko je v njej zadostno število atomov, molekul ali ionov (Duden, 2008). Nekatere snovi najdemo v naravi, spet druge pridobimo s postopki v tovarnah, laboratorijih (Glažar, Pretnar, 1999). Snovi, zgrajene iz enakih delcev se razlikujejo med seboj po svojih lastnostih. Iz ogljikovih atomov sta sestavljena tako diamant, kot grafit, ki je v svinčnikih, lastnosti grafita ter diamanta pa sta popolnoma različni. V naravi je voda v obliki: ledu, tekoče vode in vodne pare, pa čeprav so molekule vode v vseh treh oblikah oz.

stanjih vode. Led je trden in lahko po njem hodimo, v vodo lahko skočimo in v njej plavamo, vodni hlapi pa izhajajo iz tekoče vode (Demšar, 2009).

TRDNO AGREGATNO STANJE

Oznaka: s (angleško SOLID – slovensko trdno) Primer: NaCl(s)

Lastnosti: Za snovi v trdnem agregatnem stanju je značilno, da imajo stalno obliko. Delci so zelo blizu skupaj, so bolj ali manj urejeno razvrščeni in se ne morejo prosto gibati (lahko le nihajo na mestu) in so močno povezani s sosednjimi gradniki (Demšar idr., 2009).

Slika 21 Slika prikazuje vodo v trdnem agregatnem stanju ter molekule vode na submikroskopski ravni (Demšar idr., 2009).

Slika 22 Molekule vode v ledu na submikroskopski ravni (Glažar idr., 2006).

TRDNA SNOV

TEKOČE AGREGATNO STANJE

Oznaka: l (angleško LIQUID – slovensko tekoče) Primer: H2O(l)

Lastnosti: Snovi v tekočem agregatnem stanju povzamejo obliko posode v kateri so.

Tekočine so skoraj nestisljive in imajo približno enako gostoto kot trdne snovi. Delci so blizu skupaj, neurejeno razvrščeni, lahko se neurejeno gibljejo drug mimo drugega in so šibko povezani (Demšar idr., 2009).

Slika 23 Slika prikazuje vodo v tekočem agregatnem stanju ter molekule vode na submikroskopski ravni (Demšar idr., 2009).

Slika 24 Molekule vode v tekoči vodi na submikroskopski ravni (Glažar idr., 2006).

PLINASTO AGREGATNO STANJE

Oznaka: g (angleško GAS – slovensko plin) Primer: CO2(g)

Lastnosti: Plini se razširijo po vsem prostoru v katerem so. So stisljivi in nimajo stalne gostote, imajo veliko manjšo gostoto kot tekočine. Delci v plinastem stanju so

precej narazen (10- krat bolj kot v tekočinah), se prosto in neurejeno gibljejo (več kot 100 km/h), ter niso povezani med seboj (Demšar idr., 2009).

Slika 25 Slika prikazuje molekule vode v plinastem agregatnem stanju ter molekule vode na submikroskopski ravni (Demšar idr., 2009).

Slika 26 Slika molekule v vodni pari na submikroskopski ravni (Glažar idr., 2006).

TEKOČINA

PLIN

4.1.2 PREHODI MED AGREGATNIMI STANJI

Če trdno snov segrevamo, se pri določeni temperaturi utekočini. Ta pojav se imenuje taljenje, temperaturo, pri kateri to poteka, pa tališče snovi. Pri temperaturi tališča poteka tudi obraten proces - strjevanje. Tekočina, ki jo ohlajamo, preide v trdno snov. Ko se tekočino segreje do vrelišča, se postopoma pretvori v plin. Ta proces imenujemo izparevanje. Obraten proces izparevanja je utekočinjanje. Gre za proces, ko plin pri ohlajanju preide v tekočino (Demšar idr., 2009).

Slika 27 Slika prikazuje makroskopski proces prehajanja snovi iz trdnega agregatnega stanja v tekoče agregatno stanje ter iz tekočega v plinasto agregatno stanje in nazaj (Demšar idr., 2009).

PRIMERA NALOG

1. V katerem agregatnem stanju je snov, katere submikroskopska predstavitev je prikazana na sliki?

(Glažar idr., 2006)

A V trdnem agregatnem stanju.

B V tekočem agregatnem stanju.

C V plinastem agregatnem stanju.

Č V nobenem od zgoraj navedenih agregatnih stanj.

REŠITEV: A

TRDNA SNOV TEKOČINA PLIN

TALJENJE TALJENJETALJENJE

TALJENJE IZPAREVANJEIZPAREVANJEIZPAREVANJEIZPAREVANJE

STRJEVANJE STRJEVANJESTRJEVANJE

STRJEVANJE UTEKOČINJANJEUTEKOČINJANJEUTEKOČINJANJEUTEKOČINJANJE

2. Poveži slike submikroskopskih predstavitev na desni strani z besedami na levi strani.

trdno agregatno stanje

tekoče agregatno stanje

plinasto agregatno stanje

(Demšar idr., 2009)

REŠITEV:

trdno agregatno stanje

tekoče agregatno stanje

plinasto agregatno stanje

4.1.3 ČISTA SNOV in ZMES

Čiste snovi so vedno enake ne glede na to, kako smo to snov pridobili (Kornhauser, Frazer, 2003). Primeri čiste snovi so voda, ogljikov dioksid, železo, zlato in vrsta drugih.

Zmesi so sestavljene iz dveh ali veččistih snovi, ki jih lahko ločimo s fizikalnimi metodami ločevanja (Duden, 2008). Primer zmesi je skupaj pomešano žveplo in železo.

Slika 28 Slika prikazuje delitev snovi na zmesi in čiste snovi. Čiste snovi se delijo še naprej na elemente (enoatomne in večatomne, ki vsebujejo enake vrste) ter na spojine (več atomov različnih elementov, ki se med seboj povezujejo v molekule ter ionske spojine) (Kronhauser, Frazer, 2003).

Element je čista snov, ki jo s kemijsko reakcijo ne moremo pretvoriti v enostavnejšo snov.

Zgrajena je le iz ene vrste atomov (Smrdu, 2004).

Spojina je čista snov sestavljena iz dveh ali več različnih elementov. Spojine nastanejo pri kemijskih reakcijah iz elementov ali drugih spojin (Smrdu, 2004). Spojine lahko s kemijsko reakcijo razgradimo v enostavnejše snovi (Kornhauser, Frazer, 2003).

Molekula je delec, sestavljen iz dveh ali več enakih ali različnih atomov. Dvoatomne molekule tvorijo nekateri elementi: vodik, dušik, kisik in elementi VII skupine periodnega sistema. Fosfor tvori štiriatomne molekule, žveplo pa osematomne molekule (Smrdu, 2004).

Primeri spojin, ki so zgrajene iz molekul: voda, ogljikov dioksid, amonjak, glukoza, saharoza in druge spojine.

Ion je stanje atoma s presežkom oziroma primanjkljajem elektronov v elektronski ovojnici v primerjavi z atomom iz katerega je nastal. V negativno nabitem ionu je presežek elektronov glede na nevtralen atom, v pozitivno nabitem ionu pa je primanjkljaj elektronov glede na nevtralen atom.

Kakšne so razlike med zmesjo in spojino?

ZMES SPOJINA

Količina posamezne snovi je lahko različna (Ryan, 2000).

Količina posameznega elementa v spojini je vedno določena (Ryan, 2000).

Snovi v zmesi ohranijo svoje lastnosti. Ima drugačne lastnosti kot elementi (Ryan, 2000).

Snovi v zmesi lahko ločimo med seboj.

(Ryan, 2000). Gre za fizikalni način ločevanja (Kornhauser, Fraser, 2003).

Elemente iz spojine lahko dobimo le s kemijsko reakcijo (Ryan, 2000).

Zmes ni čista snov. Spojina je čista snov.

ČISTE SNOVI

ELEMENTI SPOJINE

SNOVI ZMESI

___________ __________ ___________ __________ _________ __________

PRIMERI NALOG

1. Oglej si modele molekul. Na črto ob posameznem modelu zapiši formulo snovi, ki vsebuje molekule, ponazorjene z modelom (Glažar idr., 2004).

___________ __________ ___________ __________ _________ __________

Legenda: VODIK KISIK OGLJIK DUŠIK

REŠITVE:

2. Kaj ponazarja submikroskopska predstavitev delcev? (Glažar idr., 2004).

REŠITEV: D

O2 H2O NH3 N2 CO2 CH4

A Delce v zmesi dveh spojin.

B Delce v vodni raztopini.

C Atome spojin.

D Molekule spojine.

3. Na shemah od A do Č so podani modeli delcev v snoveh (Glažar idr., 2004).

A B C Č

Katere sheme ponazarjajo

a atome elementov: __________________

b molekule elementov: ________________

c molekule spojin: ________________

REŠITEV

Katere sheme ponazarjajo

a atome elementov: __________________

b molekule elementov: _______________

c molekule spojin: ________________

A B, Č C

4.2 DEVETI RAZRED OSNOVNE ŠOLE

Vsebina kemije v 9. razredu vključuje med drugimi vsebinami obravnavo kislin in baz, kisikove organske spojine, dušikove organske spojine in polimere. Zgradbo teh spojin lahko ponazorimo z modeli, iz katerih so razvidne določene značilnosti.

4.2.1 KISLINE

V vodni raztopini kislin so oksonijevi ioni. To lahko ponazorimo s submikroskopsko sliko.

Ponazorimo lahko razliko med močnimi in šibkimi kislinami. V vodnih raztopinah šibkih kislin so poleg ionov, ki nastanejo pri disociaciji molekul tudi nedisocirane molekule. Primer šibkih kislin je etanojska kislina. Pri močnih kislinah pa so v vodnih raztopinah le ioni, nedisocirane molekule so redke. Primer močnih kislin je klorovodikova kislina.

MOČNE KISLINE ŠIBKE KISLINE

LEGENDA: LEGENDA:

Slika 29 Submikro predstavitev v močni in šibki kislini.

molekule vode

acetatni ion

ocetna ali etanojska kislina

hidroksidni ioni molekule vode

kloridni ion

PRIMERA NALOG

1. Kaj prikazuje submikroskopska predstavitev?

A Delce v vodi.

B Delce v raztopini kisline.

C Delce v raztopini baze.

Č Delce v raztopini soli.

REŠITEV: B

2. Kaj prikazuje submikroskopska predstavitev?

A Delce v vodni raztopini šibke kisline.

B Delce v vodni raztopini šibke baze.

C Delce v vodni raztopini močne kisline.

D Delce v vodni raztopini močne baze.

REŠITEV: A

4.2.2 BAZE

V vodnih raztopinah baz so hidroksidni ioni. Baze alkalijskih in zemljo alkalijskih kovin so močne baze. Primer močne baze je natrijev hidroksid, šibke pa amonjak.

V vodnih raztopinah močne baze prevladujejo ioni, le malo je nedisociranih molekul. Če raztopimo ionski kristal natrijevega hidroksida v vodi, so v vodni raztopini Na⁺ in OH⁻ioni, obdanih z molekulami vode. V vodnih raztopinah šibkih baz le malo molekul razpade na ione, zato je v tem primeru prisotnih malo ionov in veliko nedisociranih molekul baze. Če raztopimo amonjak, bo v tej raztopini malo amonijevih in hidroksilnih ionov ter več molekul amonjaka obdanih z molekulami vode (Glažar idr., 2005).

ŠIBKE BAZE MOČNE BAZE

LEGENDA: LEGENDA:

Slika 30 Submikroskopska predstavitev delcev v močni in šibki bazi.

PRIMERA NALOG

1. Kaj prikazuje submikroskopska predstavitev?

A Delce v vodi.

B Delce v raztopini kisline.

C Delce v raztopini baze.

Č Delce v raztopini soli.

REŠITEV: C

2. Kaj prikazuje submikroskopska predstavitev?

A Delce v vodni raztopini šibke kisline.

B Delce v vodni raztopini šibke baze.

C Delce v vodni raztopini močne kisline.

D Delce v vodni raztopini močne baze.

REŠITEV: D

hidroksidni ioni molekule vode

molekula amonjaka amonijev ion

hidroksidni ioni molekule vode natrijevi ioni

4.2.3 KISIKOVE ORGANSKE SPOJINE ALKOHOL

- OH…hidroksilna skupina, - R…radikal

Slika 31 Slike predstavljajo primere modelov alkoholov.

.

PRIMER NALOGE

Imenuj spojino, ki jo prikazuje model?

REŠITEV: A

ETER

Etri nastanejo z eliminacijo (odcepom) vode pri reakciji dveh alkoholov, pri določenih pogojih.

H2SO4, prebitek alkohola 140 °C

Slika 32 Slika prikazuje eliminacijo (odcep) vode pri reakciji dveh molekul alkoholov. Pri tem nastane ETER.

A propan-1-ol B propan-1-on C butan-1-ol Č butan-1-on

-O- …etrska skupina,

- R1, - R2…radikala, lahko sta različna ali enaka

Slika 33 Sliki prikazujeta primera modelov molekul etrov.

.

PRIMER NALOGE

Oglej si modela molekul etrov ter ju poimenuj.

_________________ ___________________

REŠITEV:

dimetil eter etil metil eter

ALDEHID

…aldehidna skupina, -R…radikal

Slika 34 Slike prikazujejo primere modelov molekul aldehidov.

LEGENDA:

H O C

C O

H

PRIMER NALOGE

V katero skupino kisikovih organskih spojin spada spojina, ki jo ponazarja model?

REŠITEV: B

KETON

C O

…ketonska skupina,

- R1, - R2…radikala, lahko sta različna ali enaka

Slika 35 Sliki prikazujeta primera modelov molekul ketonov.

PRIMER NALOGE

V katero skupino kisikovih organskih spojin spada spojina, ki jo ponazarja model molekule?

REŠITEV: C

A Med alkohole.

B Med aldehide.

C Med ketone.

Č Med etre.

A Med alkohole.

B Med aldehide.

C Med ketone.

Č Med etre.

KARBOKSILNA SKUPINA

C

O

OH…karboksilna skupina, - R…radikal

Slika 36 Primeri modelov molekul ketonov.

PRIMER NALOGE

Podana sta modela molekul spojin. Imenuj ti dve spojini.

Model molekule

Ime spojine

Ime spojine

(starejše poimenovanje)

REŠITEV:

Model molekule

Ime spojine

metanojska kislina

etanojska kislina Ime spojine

(starejše poimenovanje) mravljična

kislina ocetna

kislina

ESTER

C O

O …estrska skupina,

- R1, - R2…radikala, lahko sta različna ali enaka

Slika 37 Slika prikazuje primer modela molekule estra.

PRIMER NALOGE

Podan je model molekule spojine. V katero skupino spojin bi ga uvrstili?

REŠITEV: B

A Med model etra.

B Med model estra.

C Med model karboksilne kisline Č Med model ketona.

4.2.4 MAŠČOBE

Maščobe uvrščamo med snovi, ki jim pravimo lipidi (gr. lipos - mast). So estri alkohola glicerola in višjih maščobnih kislin.

Slika 38 Model molekule glicerola, model molekule maš čobne kisline in model molekule maščobe.

PRIMER NALOGE

V katero skupino spojin, bi uvrstili spojino, katere zgradbo ponazarja podani model?

REŠITEV: C

A Med ogljikove hidrate.

B Med beljakovine.

C Med maščobe.

Č Med organske kisline.

4.2.5 OGLJIKOVI HIDRATI

Ogljikove hidrate delimo na monosaharide, disaharide in polisaharide. Monosaharide gradi ena enota. Primer monosaharida je glukoza. Disaharidi so zgrajeni iz dveh monosaharidnih enot. Primer disaharida je saharoza. Polisaharidi so zgrajeni iz več monosaharidnih enot (3 ali več enot). Primer polisaharida je celuloza.

V shemi je posamezna monosaharidna enota ponazorjena kot sonček, kar je primerno na nivoju osnovne šole.

Na sliki 36 je podana razdelitev ogljikovih hidratov na submikroskopskem nivoju s ponazoritvijo na makro nivoju.

Slika 39 Slika prikazuje delitev ogljikovih hidratov na monosaharide, disaharide in polisaharide.

(Med – http://www.sodahed.com/living/do-you-like-honey-health-benefits-of-honey/question- 1626239/?link=iba&q=honey&imgurl=http://images.sodahead.com/polls/0/0/1/6/2/6/2/3/9/honey Sladkor – www.graphicshunt.com/images/sugar-13908.htm

Moka – izbedda.com/2011/08/21/flour-vs-flour/ - internetni viri, dne 18.1.2012).

OGLJIKOVI HIDRATI

MONOSAHARIDI

ena enota DISAHARIDI

dve enoti

POLISAHARIDI veliko enot

saharoza

laktoza škrob

celuloza glukoza

fruktoza

Slika 40 Model molekule glukoze, saharoze in laktoze.

PRIMER NALOGE

S pomočjo učbenikov in knjig, poišči imeni ter molekulsko formulo spojin, katerih modela sta prikazana na sliki. Za modela spojin označi s križcem, ali spadajo med monosaharide, disaharide ali polisaharide. Na koncu še pripiši v katerem živilu se nahaja posamezna spojina?

Model spojine:

Ime spojine:

Molekulska formula spojine:

Spojina spada v monosaharide.

Spojina spada v disaharide.

Spojina spada v polisaharide.

Živilo v katerem najdemo to spojino.

REŠITEV:

Model spojine:

Ime spojine: SAHAROZA LAKTOZA

Molekulska formula

spojine: C12H22O11 C12H22O11

Spojina spada v monosaharide.

Spojina spada v disaharide.

X X

Spojina spada v polisaharide.

Živilo v katerem najdemo

to spojino. SLADKOR MLEKO

4.2.6 BELJAKOVINE AMINI

- NH₂ …amino skupina - R …radikal

Slika 41 Primeri modelov molekul aminov.

AMINOKISLINE

V molekulah aminokislin sta amino skupina (-NH2) in karboksilna skupina (-COOH).

- NH2…amino skupina

- COOH…karboksilna skupina - R…radikal

Slika 42 Primera modelov molekul aminokislin.

PRIMERA NALOG

1. Podani so modeli spojin. Imenuj te spojine.

Model spojine

Ime spojine

REŠITEV:

Model spojine

Ime spojine metilamin etilamin propilamin

2. V katero od naštetih skupin, bi uvrstili spojino, katere model je podan?

REŠITEV: Č

A Med ogljikove hidrate.

B Med beljakovine.

C Med maščobe.

Č Med aminokisline.

EMPIRI Č NI DEL - ANALIZA, SINTEZA IN VREDNOTENJE PREIZKUSOV ZNANJA

1 NAMEN

Ali je kemija priljubljen predmet ali ne? Ali je kemija težka ali ne? Eden izmed kriterijev, kako priljubljen predmet je kemija, je lahko tudi tekmovanje za Preglova priznanja. Učenci, ki so vešči v kemiji ter radi sodelujejo pri tem predmetu, se tudi udeležijo tega tekmovanja.

Tekmovanje je sestavljeno iz šolskega in državnega tekmovanja. Učenci, ki dosegajo določeno število točk na šolskem tekmovanju, se udeležijo državnega tekmovanja za zlato Preglovo priznanje.

Pri pregledu reševanja preizkusov znanj za srebrno in zlato Preglovo priznanje smo skušali ugotoviti:

- porazdelitev učencev glede na število točk, doseženih na preizkusu znanja, - katere vsebine vključene v nalogah učenci razumejo in pri katerih imajo težave, - ugotoviti napačna razumevanja učencev.

2 VZOREC

V šolskem letu 2010 – 2011 se je tekmovanja za srebrno in zlato Preglovo priznanje udeležilo 562 učencev 9. razreda osnovne šole. Ta številka predstavlja najboljše učence 9. razredov v Sloveniji, ki so dosegli ustrezno število točk na šolskem tekmovanju za bronasto Preglovo priznanje. Ti učenci so se uvrstili na državno tekmovanje ter se potegovali za srebrno in zlato Preglovo priznanje.

3 ANALIZA PREIZKUSOV ZNANJ

3.1 ANALIZA PRAVILNIH ODGOVOROV

Glede na možno število točk, ki jih učenci lahko dosežejo na preizkusu znanja, so učenci razdeljeni v šest skupin. Za vpisovanje rezultatov reševanja posameznih nalog po skupinah glede na dosežke v celotnem testu je pripravljena podana preglednica.

Preglednica 2 Preglednica prikazuje skupine učencev porazdeljenih po številu doseženih točk na celotnem preizkusu znanja.

Učenci so bili glede na uspeh na celotnem preizkusu razdeljeni v šest skupin (preglednica 2).

skupina 1. 2. 3. 4. 5. 6.

št. točk 0 – 4 T 4,5 – 9 T 9,5 – 14 T 14,5 – 19 T 19,5 – 24 T 24,5 – 30 T

V preglednici 3 je za posamezno skupino učencev glede na uspeh na celotnem preizkusu znanja vnesen uspeh pri posamezni nalogi. Iz nje je razvidno, kako je posamezna skupina učencev glede na uspeh na celotnem preizkusu znanja, reševala posamezno nalogo.

št. naloge skupina

1.1 1.2 2.1 2.2 2.3 2.4 … 10.3

0 – 4 T 4,5 – 9 T 9,5 – 14 T 14,5 – 19 T 19,5 – 24 T 24,5 – 30 T

Preglednica 3 Preglednica prikazuje uspeh posamezne skupine učencev po nalogah.

3.2 ANALIZA NAPAČNIH ODGOVOROV

Z analizo vsebine nalog je bilo ugotovljeno neznanje in napake učencev pri reševanju. V preizkusu znanja so tudi naloge, na katere je moral učenec odgovoriti v nekaj povedih. Pri takih nalogah so možni različni napačni odgovori. V tem primeru so bili napačni odgovori razvrščeni v vsebinske sklope glede na vrsto napak. Tako so analizirane naloge 2.3, 4.2 in 4.3.

Pri teh nalogah je potrebno upoštevati, da lahko posamezen odgovor vsebuje več napak. Tako je pri analizi napačen odgovor razvrščen v več sklopov napak. Zaradi preglednosti so rezultati podani v stolpčne diagrame.

4 STRUKTURA ANALIZE NALOG

Vsaka naloga je predstavljena na sledeč način:

1. besedilo naloge 2. rešitev naloge

3. kategorija znanja naloge, tip naloge ter testirani pojmi

4. tabela z analiziranimi pravilnimi odgovori po skupinah glede na reševanje celotnega preizkusa in po nalogah

5. graf in diagram pravilnih odgovorov v odvisnosti od skupine učencev 6. tortni ali stolpčni diagram napačnih odgovorov

7. tabela napačnih odgovorov 8. sinteza in vrednotenje naloge.

5 MREŽNI DIAGRAM ANALIZIRANEGA PREIZKUSA ZNANJ

Zaradi lažjega umeščanja nalog so stopnje po Bloomu združene v tri večje skupine (kognitivne ravni):

1. kognitivna raven – poznavanje in razumevanje 2. kognitivna raven – uporaba

3. kognitivna raven – analiza, sinteza in vrednotenje

Naloga

TESTIRANI POJMI

UVRSTITEV V UČNI NAČRT

TIP NALOGE

KATEGORIJA ZNANJA 1.1

topnost kisline, baze

in soli branje grafov 3. kognitivna raven

1.2 masni

delež kisline, baze

in soli kemijsko

računanje 2. kognitivna raven 2.1 položajna izomera,

verižna izomera, dvojna vez, racionalna formula

družina

ogljikovodikov izbirni tip z

več odgovori 2. kognitivna raven

2.2 poimenovanje

spojin, dvojna vez družina

ogljikovodikov dopolnilni tip 1. kognitivna raven 2.3 adicija broma na

dvojno vez družina

ogljikovodikov problemska

naloga 3. kognitivna raven

2.4 poimenovanje

spojin družina

ogljikovodikov dopolnilni tip 1. kognitivna raven 3.1 strukturna formula,

terciarni alkohol, razvejani alkohol

kisikova družina organskih

spojin

pisanje strukturne

formule 2. kognitivna raven

3.2 kisikove

organske spojine

kisikova družina organskih

spojin

dopolnilni tip 3. kognitivna raven 4.1

topnost, gostota kisikova družina organskih

spojin

problemska naloga

2. kognitivna raven 4.2

topnost, gostota

kisikova družina organskih

spojin

problemska naloga

3. kognitivna raven 4.3

topnost, gostota

kisikova družina organskih

spojin

problemska naloga

3. kognitivna raven 5.1 alkohol, strukturna

formula

kisikova družina organskih

spojin

pisanje strukturnih

formul

2. kognitivna raven 5.2

metanojska kislina, strukturna formula

kisikova družina organskih

spojin

pisanje strukturne

formule 2. kognitivna raven

5.3 poimenovanje

spojin, kisline

kisikova družina organskih

spojin dopolnilni tip 1. kognitivna raven 6. močna/šibka kislina,

pH, alkohol, sol kisline, baze in soli

izbirni tip z več odgovori

2. kognitivna raven 7. zgradba atoma,

nastanek ionov

povezovanje delcev

izbirni tip

1. kognitivna raven

8. trdota vode,

deževnica

kisikova družina

organskih spojin izbirni tip

2. kognitivna raven

Naloga

TESTIRANI POJMI

UVRSTITEV V UČNI NAČRT

TIP NALOGE

KATEGORIJA ZNANJA 9.1

polarnost povezovanje

delcev dopolnilni tip 1. kognitivna raven

9.2 št. atomov v

molekuli povezovanje

delcev dopolnilni tip 1. kognitivna raven

9.3 vrsta vezi,

kovalentna

polarna vez povezovanje

delcev dopolnilni tip

1. kognitivna raven 10.1 prepoznavanje

snovi po lastnostih

družina

ogljikovodikov problemska naloga

3. kognitivna raven 10.2 poimenovanje

spojine družina

ogljikovodikov problemska

naloga 1. kognitivna raven 10.3

popolno gorenje družina

ogljikovodikov problemska

naloga 2. kognitivna raven

ANALIZA TESTNIH NALOG ZA 9. RAZRED OSNOVNE ŠOLE

1. S pomočjo grafa odgovori na naslednji vprašanji.

1.1 Kolikšna je topnost kalijevega nitrata pri 50 °C?

_______________________________________

1.2 Koliko odstotna je nasičena raztopina kalijevega nitrata pri 50 °C?

Nasičena raztopina kalijevega nitrata je pri 50 °C ____________%.

KNO₃

NH₄Cl KCl NaCl

REŠITEV

1.1 Kolikšna je topnost kalijevega nitrata pri 50 °C?

_______________________________________

1.2 Koliko odstotna je nasičena raztopina kalijevega nitrata pri 50 °C?

Račun:

% 8 , 178 43

78 100

78 78

2 3

3

= =

+

= +

=

g g g

g g m

m m

O H KNO

ω

Nasičena raztopina kalijevega nitrata je pri 50 °C ____________%.

78g KNO3 se raztopi na 100g vode.

43,8

1.1 naloga

KATEGORIJA ZNANJA 3. kognitivna raven

TIP NALOGE branje grafov

TESTIRANI POJMI topnost

skupina

št. pravilnih odgovorov po

skupinah

odstotek pravilnih odgovorov po

skupinah

skupno št. učencev po skupinah

0T – 4T 0 0,0% 2

4,5T – 9T 8 36,4% 22

9,5T – 14T 33 42,3% 78

14,5T – 19T 109 58,9% 185

19,5T – 24T 177 81,2% 218

24,5T – 30T 53 93,0% 57

Σ (vsota) 380 67,6% 562

1.1 naloga - pravilni odgovori

0 8

33

109

177

53

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

0 - 4 4,5 - 9 9,5 - 14 14,5 - 19 19,5 - 24 24,5 - 30 skupine učencev

št. pravilnih odgovorov

Napake učencev:

Napačni odgovori učencev - naloga 1.1

80g - 75g 80% - 78%

80 - 78 33g - 38g ostalo

Napačni odgovori

št.

ponovitev %

80g - 75g 134 73,6% učenci niso natančno opredelili topnosti 80% - 78% 6 3,3% učenci so rezultate zapisali z odstotki 80 – 78 10 5,5% učenci so rezultate zapisali brez enot

33g - 38g 6 3,3%

učenci so graf odčitali na ordinatni osi, namesto na abscisni osi

ostalo 26 14,3%

OSTALI ODGOVORI:

- 100%

- 50g / 100g vode, - topnost KNO3 pri 50°C je

O H g

KNO

2 3

100 779

- visoka, dobra (8g sovi v 100g vode) - 39g KNO3 v 100g vode, 35g snovi v 100g

vode

- 75g na 100g vode, 75 g v 100g vode, 70g na 100g vode, 70g KNO3 na 100g H2O, 70g KNO3 na 100g H2O

- 80g snovi , 80g KNO3

- 80g /L - 80

vode g

snovi g

- g

g 100

78

- 34 g / 100g vode, 33g v 100g vode - 0,8g / mL

- ω = 0,44

- 90g / 100g vode, 88g v 100g H₂O, 89g snovi / 100g vode

- 80g snovi / 100g vode = 0,8% 100

80 =

- Pri 50°C se 80 g KNO₃ raztopi v vodi.

Σ 182 100,0%

Odstotek napačnih odgovorov 32,4%

To nalogo je uspešno rešilo 67,6% učencev. Učenci v večini znajo odčitati podatke iz grafa, težave se pojavijo pri interpretaciji rezultata. Veliko učencev ni natančno iz grafa odčitalo podatka o topnosti. Nekateri učenci so kot rezultat napisali samo številko, brez enot, drugi pa so topnosti pripisali, da se izraža v odstotkih. Najbolje so to nalogo rešili učenci, ki so dosegli na celotnem preizkusu 19,5 – 24 točk. Pri tej nalogi je krivulja, ki jo predstavljajo pravilni odgovori pomaknjena v desno.

1.2 naloga

KATEGORIJA ZNANJA 2. kognitivna raven TIP NALOGE kemijsko računanje TESTIRANI POJMI masni delež

skupina

št. pravilnih odgovorov po

skupinah

odstotek pravilnih odgovorov po

skupinah

skupno št. učencev po skupinah

0T – 4T 0 0,0% 2

4,5T – 9T 3 13,6% 22

9,5T – 14T 30 38,5% 78

14,5T – 19T 120 64,9% 185

19,5T – 24T 186 85,3% 218

24,5T – 30T 53 93,0% 57

Σ (vsota) 392 69,8% 562

1.2 naloga - pravilni odgovori

0 3

30

120

186

53

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

0 - 4 4,5 - 9 9,5 - 14 14,5 - 19 19,5 - 24 24,5 - 30 skupine učencev

št. pravilnih odgovorov

Napake učencev:

Napačni odgovori učencev - naloga 1.2

77% - 80%

56% - 67%

45% - 55%

43%

35% - 41%

ostalo

Napačni odgovori

št.

ponovitev %

77% - 80% 68 40,0%

učenci so podali rezultat kot, toliko gramov, kolikor se je raztopilo snovi toliko %

56% - 67% 7 4,1%

45% - 55% 12 7,1%

43% 17 10,0% učenci so nepravilno zaokrožili rezultat

35% - 41% 21 12,4%

ostalo 45 26,5%

OSTALI ODGOVORI:

- učenci niso odgovarjali na to vprašanje - 780%

- 227,27%

- 166,7%

- 100%; 99,2%; 90%

- %

89 3900

- 22%; 24,8%; 25%; 25,4%; 27%; 28%; 30%

- 5%; 8%; 9%; 10%; 12,5%; 16%

- 4,4%

- 0,78%; 0,79%; 0,99%; 1%; 1,6%;

- 0,44%; 0,45%; 0,5%

Σ 170 100,0% /

Odstotek napačnih odgovorov 30,2%

To nalogo je uspešno rešilo 69,8% učencev. Učenci poznajo formulo za izračun masnega deleža, vendar jo vsi ne razumejo in jo zato ne znajo uporabiti. Napake se pojavijo pri izračunu mase raztopine, saj tega pojma učenci ne razumejo. Masa raztopine je enaka masi topljenca (KNO3) in masi topila (H2O). Učenci so pri izračunu masnega deleža v imenovalcu upoštevali le maso vode, brez dodane mase soli. Dobili so odstotke, ki so številsko sovpadali z rezultatom iz 1.1 naloge (77%-78%).

a, c

2. Na osnovi racionalnih formul spojin A in B odgovori na vprašanja.

2.1 Kaj velja za spojini A in B?

a Spojini sta različni.

b Spojini sta isti.

c Spojini sta položajna izomera.

č Spojini sta verižna izomera.

Napiši pravilne odgovore: _____________

2.2 Poimenuj spojino A: ________________________________________________

2.3 Napiši enačbo kemijske reakcije, če spojina A reagira z bromom raztopljenim v diklorometanu.

__________________________________________________________________

2.4 Poimenuj glavni produkt te reakcije. ______________________________

REŠITEV

2.1 Kaj velja za spojini A in B?

Napiši pravilne odgovore: _____________

2.2 Poimenuj spojino A: ________________________________________________

2.3 Napiši enačbo kemijske reakcije, če spojina A reagira z bromom raztopljenim v diklorometanu.

H C C C C C C H H

H H H H

H H

H H

H

 







→

H C C C C C C H H

H H H H

H H

H H

H Br Br

__________________________________________________________________

2.4 Poimenuj glavni produkt te reakcije: ______________________________

heks-2-en

2,3-dibromoheksan