CFU Vejle

Prøv at forberede et forsøg

Opgaver og vejledninger

Kemikomponenter


Fysik


Orienteringsdag


Flashkursus

CFU Vejle

 

Interaktiverende læring på Webbet i eksperimentelle fag

Projektet handler ikke om erstatte det eksperimentelle arbejde med computersimulation eller - animation. Projektet har derimod to hovedmål:

  1. At gøre forberedelsen til det egentligere laboratoriearbejde mere tiltrækkende med henblik på at højne kvaliteten af det eksperimentelle arbejde, gøre det sikrere og kvalificere rapportskrivningen.
  2. At stille teoretiske opgaver med eksperimentelt tilsnit på en - for de unge- appellerende  måde.

Udgangspunktet

De fleste lærere i eksperimentelle fag kender situationen, hvor eleverne står med en pegefinger i forsøgsvejledningen, mens de forsøger at udføre eksperimentet med den anden hånd? Med fare for spildte kemikalier i vejledningen, uheld under forsøget og manglende fagligt udbytte. Og de kender til bevidstløshed rapporter, der til forveksling ligner forsøgsvejledningen.

Og mange lærere resignerer, for hvad er alternativet?

Mange lærere har oplevet at kostbart udstyr går til under elevers forsøg på at samle opstillinger, fordi eleverne ikke kender komponenterne og rækkefølgen hvori det skal samles.


Hvad gør vi?

Interaktive vejledninger kombineret med teoretiske opgaver, hvor eleverne i forvejen kan træne dele af eksperimentet på computeren, som var det et computerspil, kan måske medvirke til at afhjælpe miseren.

 

På CFU Vejle er vi i gang med at afprøve mulighederne for at skabe sådanne vejledninger, der kan afvikles på internettet. Værktøjet hertil er programmet Flash fra Macromedia.

Du kan få en lille ide om, hvorledes interaktive vejledninger i Flash fungerer på nedenstående adresser.

Forudsætningen for at kunne afvikle "forsøgene" er at din internetbrowser har installeret en Flash-player. Dette sker normalt automatisk, når man besøger en webside, der indeholder Flash. Hvis du kan se den lille mand i menuen til højre, er du køreklar.

Det er en fordel hvis der er lyd på computeren, da der er simple lydeffekter der understøtter spillene.

Simpel træning i at samle en forsøgsopstilling. Et lineært forløb:

Lær at samle en destillationsopstilling

Denne øvelse går blot ud på at lære at samle en besværlig opstilling. Der gives point efter antal fejl-samlinger, tidsforbrug og hvor ofte der kikkes på en færdig løsning. Øvelse kræver at eleven løbende læser tips og vejledning på tavlen og at eleven er meget omhyggelig med at samle tingene præcist. Det er ikke nemt at udføre øvelsen uden en rigtig mus.

Ovenstående er et eksempel på et forholdsvist lineært træningsforløb. De følgende eksempler tillader eleven at foretage handlinger i en rækkefølge som hun selv vælger, blot det er hensigtsmæssigt. Hvis eleven foretager et uhensigtsmæssigt valg sker der en blokering eller eleven tvinges i værste fald til at starte forfra.

”Eksperimenterne" har et "tilfældigt" kvantitativt indhold. Hver gang eleven gennemfører spillet er det med nye eksperimentelle data.

Ikke-lineære forløb:

Nedenstående "eksperimenter" har et "tilfældigt" kvantitativt indhold. Hver gang eleven gennemfører spillet er det med nye eksperimentelle data.

Simpel titrering af syre

Denne øvelse tænkt som den første træning i titrering.

Titreranalyse af saltsyre med natriumhydroxid. Eleven gennemfører et virtuelt eksperiment, hvor hun dels lærer at betjene pipette og burette og dels  træner omhyggelighed under titrering. Hvis man ikke passer på, er det lige som i laboratoriet, let at overtitrere forkerte resultater til følge.

Til slut skal eleven udføre en kemisk mængdeberegning for at bestemme syrens koncentration.  Øvelsen generer tilfældige koncentrationer af  titranden i nærheden af 0,1M. Der gives point efter antal fejl-handlinger og  tidsforbrug og hvor mange eleven regner forkert. Dog tillader øvelsen at facit afleveres med en afvigelse på ca. 3%.

De forskellige handlinger kan udføres i en tilfældig rækkefølge, mens direkte fejl eller skødesløshed med kemikalierne fører til afbrydelse af eksperimentet og eleven får besked på at starte forfra.

For at inspirere eleven til at lære vejledningen uden ad, har hun mulighed for at fravælge hjælp og vejledning under udførelsen af eksperimentet. Hvis hun gør dette 5-dobles pointtallet.

Undervejs i eksperimentet får eleven mulighed for at se en animation af protolysen, der forløber under titreringen. Eleven har mulighed for at ændre på blandingsforholdet mellem syre og base.

Titrer-analyse

Denne øvelse tænkt som den videregående træning i titrering. Eleven skal tænke over hvilken syre der titreres og tage højde for at tilpasse titratorens koncentration hertil.

Titreranalyse af en op til triprot syre med NaOH. Eleven gennemfører et virtuelt eksperiment, hvor hun dels lærer at betjene pipette og burette og dels  træner omhyggelighed under titrering. Hvis man ikke passer på, er det lige som i laboratoriet, let at overtitrere forkerte resultater til følge.

Til slut skal eleven udføre en kemisk mængdeberegning for at bestemme syrens koncentration. Øvelsen vælger tilfældigt om syren er saltsyre, svovlsyre, oxalsyre eller citronsyre. Øvelsen generer tilfældige koncentrationer af  titranden i nærheden af 0,1M, så eleven lærer at vælge en passende koncentration af titratoren afhængigt af syrens "valens". Der gives point efter antal fejl-handlinger og  tidsforbrug og hvor mange eleven regner forkert. Dog tillader øvelsen at facit afleveres med en afvigelse på ca. 3%.

De forskellige handlinger kan udføres i en tilfældig rækkefølge, mens direkte fejl eller skødesløshed med kemikalierne fører til afbrydelse af eksperimentet og eleven får besked på at starte forfra.

Syntese af kobber(II)sulfat

Eleven gennemfører et virtuelt eksperiment, hvor hun dels lærer at udføre en simpel uorganisk syntese, dels bliver introduceret til hvad hun ser under eksperimentet ledsaget af reaktionsskemaer, stifter bekendtskab med sikkerhedsforhold og får lejlighed til at udføre en udbytteberegning. Der gives der point efter antal fejlhandlinger, tidsforbrug og beregningsfejl. Øvelsen generer en tilfældige masse af beholder og af  produktet, således at en gentagelse af eksperimentet også giver en ny opgave.

Undervejs i eksperimentet er det muligt at se en animation, der viser opløsningen er jern i svovlsyre.

Syntese af jern(II)sulfat med animation af redoxreaktionen

Eleven gennemfører et virtuelt eksperiment, hvor hun dels lærer at udføre en simpel uorganisk syntese, dels bliver introduceret til hvad hun ser under eksperimentet ledsaget af reaktionsskemaer, stifter bekendtskab med sikkerhedsforhold og får lejlighed til at udføre en udbytteberegning. Som ved de ovenstående øvelser gives der point efter antal fejl-handlinger, tidsforbrug og beregningsfejl. Øvelsen generer en tilfældige masse af produktet, således at en gentagelse af eksperimentet også giver en ny opgave.

Undervejs i eksperimentet er det muligt at se en animation, der viser opløsningen er jern i svovlsyre.

Bestemmelse af jernindhold i ståluld med animation af redoxreaktionen

Når man sammenkobler ovenstående syntese med en let modificeret udgave af titreranalysen har man et virtuelt eksperiment for analyse af jernindholdet i ståluld ved titrering med kaliumpermanganat.

Undervejs i eksperimentet er det muligt at se en animation, der viser opløsningen er jern i svovlsyre.

Bestemmelse af saltindhold i havvand 

Simpelt lille 1.g "forsøg". Eleven skal foretage en fældning af NaCl med overskud af sølvnitrat. Bundfaldet tørres og vejes og ud fra massen af det udvundne bundfald bestemmes saltindholdet i havvandet.

Undersøg en kemisk reaktion - Teoriopgave kamufleret som et eksperiment

Eleven skal tilsætte et  reagens til en ukendt analyse og ud fra farven og massen  af  bundfaldet skal eleven afgøre hvad der var i analysen og koncentrationen af det. Opgaverne er formuleret dels som multiple choice opgaver og dels som en regulær mængdeberegning. Lige som ovenfor genereres opgaverne tilfældigt så øvelsen kan "genbruges".


Animationer kan bruges til at illustrere noget,
som kan være svært at forklare ved tavlen:


Der vil måske kunne opnås en række faglige og pædagogiske fordele.

Eleven kan:

  • træne forsøgsopstillingen før eksperimentet skal udføres

    • og hermed spare undervisningstid

    • og hermed skåne laboratorieudstyr - og fagkontoen

  • vise læreren før forsøget, at vedkommende magter forsøgsopstillingen

  • øve sig på teorien for det pågældende forsøg

  • genopfriske forsøgsopstillingen før eksamen

    • og ”afprøve” den, hvis vedkommende har være fraværende under forsøget

Mulighederne med sådanne vejledninger kan opsummeres i følgende:

Den interaktive vejledning kan:

  • Træne eleverne i forsøgsgangen

  • Inkludere sikkerhedsforhold: Fareklasser, R/S, omgang med kemikalier

  • Vise korrekte betegnelser for udstyr

  • Demonstrere betjening af udstyr

  • Redegøre for teori evt. suppleret med reaktionsskemaer

  • Vise animationer, der forbereder eleverne på, hvad de skal iagttage

  • Stille kontrollerende beregningsopgaver

  • Stille kontrollerende MC-opgaver der tester den faglige indsigt

  • Måske forebygge kaos ved store hold i laboratoriet

  • Give eleven en mere forpligtende tilgang til rapportens / journalens formulering

Papirerne ud af laboratoriet kræver således en ny type vejledninger, hvor teori og krav til efterbehandling findes som spørgsmål og opgaver på webbet.

Nye prøveformer

I forbindelse med nye prøveformer kunne man eksperimentere med at lade eksaminanderne gennemføre et virtuelt eksperiment hvor hjælp og vejledning er slået fra. Seancen kunne være en del af eksamensspørgsmålet, hvor eleven dels kan demonstrere forsøgets udførelse, dels beskrive de hændelser der vises på skærmen

Rapporten skrives med egne ord og velkendte figurer

Et andet pædagogisk fremskridt vil være en helt anden tilgang til rapportskrivningen. Lærere i eksperimentelle fag slås med rapporter/journaler, der er mere eller mindre direkte afskrift af øvelsesvejledningen. En tendens, der sikkert vil eskalere ved elevernes tilgang til elektroniske udgaver af de traditionelle vejledninger.

Hvis eleverne lærer eksperimentets udførelse ved træning af virtuelle eksperimenter vil de være nødt til forstå eksperimentet og rækkefølgen i dets udførelse for at kunne skrive rapporten. Og de vil i langt større udstrækning være nødsaget til at anvende egne ord  for at beskrive det arbejde de har udført.

Illustrationerne i øvelserne er skabt på basis af laboratorieudstyrsskabeloner der kan hentes på
Schropps Kemiske Leksikon der anvendes i freewareprogrammet ChemSketch

Ved brug af disse redskaber kan eleverne let lave rapporter med illustrationer, der svare til dem de har udført de virtuelle eksperimenter med.

Man kan således sige at projektet handler om at producere interaktive vejledninger til de virkelige eksperimenter.


Hvilke fag ville kunne bruge ideen?

  • Kemi
  • Fysik
  • Biologi
  • Hjemkundskab
  • Tekniske fag på htx
  • kunne man tænke sig ikke-eksperimentelle fag, der kan bruge teknikken?

Udvikling af projektet

CFU har ikke ressourcer til at fremstille et antal vejledninger, der kan dække et bredere spektrum af øvelser.

I et sådant projekt er det desuden vigtigt, at der kommer et med- og modspil udefra til udvikling og afprøvning af ideen. Vi vil derfor indbyde til et samarbejde med interesserede lærere, der har lyst og gå-på-mod til at indgå i projektet.

Dette samarbejde ville kunne startes med et grundlæggende Flash-kursus i CFU-regi, fulgt op af et mere videregående kursus, hvor kursisterne lærer principperne for udvikling af denne slags "spil", samt lidt om at programmere i Flash's Action Scripts.

Amtscentret for Undervisning i Vejle Amt og CFU Viborg Amt har i forbindelse med gymnasiereformen fået bevilget 200 000 kr. til udvikling af virtuelle eksperimenter. Her indgik kursusforløb, som ovenfor beskrevet, hvor en gruppe gymnasielærere blev uddannet i fremstilling af virtuelle eksperimenter. Projektets produkter lægges til fri afbenyttelse på EMU.

PowerPoint om brug i gym

11-08-2009


Brugen af computer skal supplere det eksperimentelle arbejde - ikke erstatte det!


Helge Blom Andersen
Pæd. konsulent


[Op] [Ret]

Forside

Sitemap


Interaktiverende læring på Webbet i eksperimentelle fag