Praktisk labarbeid i kjemiundervisning Gruppe 4 Åse Botnen Karen Wik Skogland Amalie Boye Katarina K Hjeltnes
Innholdsfortegnelse Innholdsfortegnelse 2 Innledning 3 Forankring i læreplanen 3 Elevarbeidet 4 Oppsett 5 Refleksjon og vurdering 6 Avslutning 9 Kilder 9 Vedlegg 10
Innledning Svein Sjøberg skriver i sin bok Naturfag som allmenndannelse at praktisk arbeid i naturfag handler om mer enn å formidle kunnskap. Han mener at det å utføre praktiske forsøk kan virke som en motvekt mot abstraksjon og teoretisering av faget og dermed gjøre det tydelig for elevene at naturfag handler om virkeligheten. Ved å benytte ulike metoder kan elevene utfordre ulike sider ved seg selv, og om elevene føler at de blir tatt på alvor av læreren vil dette kunne føre til at de lærer å stole på seg selv og sine egne observasjoner. Med praktisk arbeid lærer elevene også å kommunisere og samarbeide med hverandre. I boken Kjemi fagdidaktikk trekker Ringnes og Hannisdal fram at teorien som presenteres i lærebøkene i naturfag, bør knyttes opp mot praktisk arbeid på alle nivåer i skolen. Dette mener de gjør elevene bedre kjent med stoffene det skrives om. Aktiviteter som stimulerer observasjoner og erfaringsbygging bør være en sentral del av det praktiske arbeidet i kjemien. Forankring i læreplanen I læreplanverket for Kunnskapsløftet ligger forskerspiren som et eget kompetansemål innenfor naturfaget. Der er kompetansemål at elevene i 7. trinn skal kunne: Formulere naturfaglige spørsmål om noe eleven lurer på, foreslå mulige forklaringer, lage en plan og gjennomføre undersøkelser. Innen 10. trinn skal elevene kunne formulere testbare hypoteser, planlegge og gjennomføre undersøkelser av dem og diskutere observasjoner og resultater i en rapport. (Læreplanverket for Kunnskapsløftet). Forskerspiren tar for seg prosessdimensjonen i faget, og meningen er at elevene skal lære hvordan kunnskap oppstår og etableres. I tillegg til å utvikle grunnleggende ferdigheter i faget, skal elevene utvikle eksplisitt kunnskap om naturvitenskapelige arbeids- og tenkemåter. Det kan også beskrives som undringsbasert undervisning og gjenspeile elevenes evne til å investere innsats i arbeidsprosessen. Undring er her elevenes indre nysgjerrighet og
ønske om å finne svar på en problemstilling, men undringen må allikevel være målstyrt og lærerveiledet. (Knutsen 2015, s. 83) I kunnskapsløftet etter 10. trinn finner vi også kompetansemålene vurdere egenskaper til grunnstoffer og forbindelser ved bruk av periodesystemet undersøke egenskaper til noen stoffer fra hverdagen (...) undersøke og klassifisere rene stoffer og stoffblandinger (...) I kunnskapsdepartementets strategi for realfag i grunnopplæringen (NOU, 2015: Fremtidens skole ) hevdes det at alle barn er naturlig nysgjerrige og interesserte i naturen rundt seg. De grubler over hvordan ting henger sammen og søker svar. Denne nysgjerrigheten og lærelysten må vi ta vare på. (kunnskapsdepartementet, 2015 s. 7). Målet til departementet er at flere elever skal prestere på høyt og avansert nivå i naturfag. Noen av strategiene som nevnes for å forbedre norske elevers resultater er å blant annet at dybdelæring og progresjon skal vektlegges i større grad gjennom hele opplæringsløpet. Det nevnes at et godt virkemiddel for å differensiere opplæringen blant en gruppe elever på ulike nivåer, er at de jobber med oppgaver som benytter undersøkende arbeidsmåter. Denne typen oppgaver kan utfordre elever på alle nivåer. Det er også viktig at opplæringen skal være relevant. (Kunnskapsdepartementet 2015) Elevarbeidet Elevene går i 8. klasse og har nettopp begynt å lære om atomer, grunnstoffer og molekyler. Dette er et emne som fort kan fremstå som veldig teoretisk og abstrakt. For å gi elevene en mer praktisk erfaring med kjemien hadde vi to labøkter på 45 minutter hver der de fikk lage ulike gasser. I det første forsøket laget elevene hydrogengass ved å blande sink og saltsyre (HCl). I forsøk nummer to laget de oksygengass ved å varme opp kaliumpermanganat (KMnO 4 ). Instruksjonsarkene elevene fikk utdelt ligger som vedlegg.
Oppsett Oppsettet på apparatene de brukte var nokså likt i begge forsøkene: Et reagensrør ble festet i et stativ. I dette reagensrøret ble utgangstoffet(ene) blandet, og en kork med et lite glassrør gjennom ledet gassen fra reagensrøret. Denne slangen gikk ned til et annet reagensrør som var blitt fylt med vann og satt på hodet ned i et kar med vann. Når vi lagde oksygengass ble kaliumpermanganat varmet opp i reagensrøret som var festet i stativet, men når vi lagde hydrogengass skjedde reaksjonen kun mellom sink og saltsyre. Når reagensrøret som sto i vann var blitt helt fylt med gass, kunne man stikke tommelen over åpningen, snu reagensrøret og deretter påvise hvilken gass som var i røret. Elevene påviste hydrogengass ved at det avga et lite bjeff ved kontakt med en flamme, mens oksygengassen fikk flammen til å blusse opp. De fleste elevene uttrykte at de var positive til å jobbe med slike forsøk, da de synes det var morsomt å gjøre noe praktisk, i tillegg til at de lærte om grunnstoffene og at dette ikke er noe som kun står i boka eller noe vi lærere bare har funnet på. Bilde: Oppsettet av utstyret. Her fra oksygengassforsøket.
Refleksjon og vurdering Elevene jobbet i grupper på 4 og 4, og med tanke på at dette var forsøk som krevde mye utstyr og flere hender i arbeid, virket dette som en passelig gruppestørrelse. I hydrogengassforsøket var utfordringen at vi i første omgang brukte en svært fortynnet saltsyre (10%). Dette er en tryggere syre å jobbe med, men ulempen ble at reaksjonen gikk svært sakte. Det endte med at ikke alle fikk nok gass til å kunne påvise hydrogen. På et par av gruppene helte jeg i litt sterkere saltsyre (20 %), og her skjedde reaksjonen raskt. Vi benyttet dette til å demonstrere for alle elevene at forsøket funket. I oksygengassforsøket gikk reaksjonen mye raskere, og de fleste gruppene greide å påvise oksygengassen. Utfordringen var at et av reagensrørene sprakk. For å vurdere elevenes forståelse for arbeid ble de bedt om å skrive en rapport i lekse. Det å skrive rapport er en omdiskutert vurderingsform som mange har delte meninger om. Selv synes jeg at dette er en viktig del av arbeidet i naturfag av flere grunner; for det første lærer elevene å skrive objektivt, kort og saklig. Dette er noe jeg har inntrykk av at det ikke blir gjort særlig mye av i andre skolefag. Fordelen med å skrive en tekst på denne måten er at elevene blir utfordret på å skille mellom relevant og irrelevant informasjon. Det å skrive saklig og objektivt er viktig i mange sammenhenger og yrker, og understøtter blant annet den generelle ferdigheten skriving i alle fag. For det andre får elevene anledning til å bearbeide det de faktisk har observert og lært, de må også formulere en hypotese, noe som er et mål innenfor forskerspiren. For det tredje kan jeg etter å ha studert kjemi i noen år, hevde å aldri noen gang ha jobbet med kjemi uten å måtte skrive en rapport som følge av et forsøk. Det er slik jeg ser det en sentral del av det å jobbe med kjemi. Det hjelper oss som lærere å se i hvilken grad elevene har forstått forsøket og i hvilken grad de kan reflektere over det de har observert. Elevene får godkjent eller ikke godkjent på rapporten. På den andre siden kan elever som allerede er umotiverte miste gnisten for faget da det praktiske kan bli for teoretisk. Da er det viktig å legge til rette slik at også de kan reflektere over det arbeidet de har gjort på laben. Denne tilretteleggingen kan f.eks være at elevene setter seg i grupper og samarbeider om å reflektere rundt aktiviteten. Rapporten kan også være tilpasset de skrivesvake ved at de hovedsakelig tegner.
Avslutning Det å jobbe med elever på laben byr på mange muligheter, men også utfordringer. I vårt eksempel har vi for eksempel sett at det å jobbe med sterke syrer, glass som kan sprekke og gassbrennere gjør at man må ta ekstra grep for å ta vare på elevenes sikkerhet. Om man har en god plan, og gir elevene rom for refleksjon og forberedelse kan det by på svært gode muligheter til læring. Kilder Sjøberg, S. Naturfag som allmenndannelse, Gyldendal Akademisk, 3. utgave 2014 Ringnes, V., Hannisdal, M. Kjemi fagdidaktikk, Høyskoleforlaget, 2. utgave, 2006 NOU, Norges Offentlige Utredninger, Fremtidens skole; Fornyelse av fag og kompetanser, 2015 Knutsen, B. Biologididaktikk, Cappelen Damm, 2015 Kunnskapsdepartementet, Tett på realfag: nasjonal strategi for realfag i barnehagen og grunnopplæringen (2015-2019), 2015 Læreplanverket for Kunnskapsløftet Grunnskolen
Vedlegg Hydrogengass Jeg utførte forsøket 25. oktober 2018 sammen med Formålet: I dette forsøket skal vi lage hydrogengass. Hydrogengass består av hydrogenatomer, og er den letteste gassen som finnes. Når hydrogen danner gass, slår atomene seg sammen i par. Utstyr: Sinkbit, saltsyre (10%), 2 reagensrør, reagensrørstativ, gummislange med kork og glassrør, glass-skål, fyrstikker og vernebriller. Figur:
Framgangsmåte: Se s. 147 i læreboka Resultat: Beskriv alt som skjedde under forsøket Feilkilder?? Konklusjon Reaksjonslikninger i dette forsøket 1 Sink + Saltsyre Hydrogengass + Sinkklorid Zn + HCl H 2 + ZnCl 2 2 Hydrogengass + Oksygengass Vann + Energi H 2 + O 2 H 2 O + Energi
Framstilling og påvisning av oksygengass. Innledning: Oksygen står på plass nummer 8 i periodesystemet. I lufta rundt oss er det ca. 20 % oksygengass, O 2. Oksygengass er livsviktig. Uten den kan nesten ingenting leve. Oksygen er det tredje vanligste grunnstoffet i universet. Utstyr: Vernebriller, fyrstikker, kaliumpermanganat (KMnO 4 ), teskje, 2 reagensrør, gummikork med slange og rør, stativ, glasskar, treflis, gassbrenner, bomull. Hva vi gjør: Tar på vernebrillene. Tar ca. 1 teskje kaliumpermanganat i et reagensrør og dytter litt bomull ned i toppen av røret. Setter opp utstyret som fig. viser. Fyller et reagensrør opp med vann og snur glasset i glasskaret. Varmer reagensrøret forsiktig over gassbrenneren. (Ha god avstand mellom flamme og reagensrøret) Samler opp gassen i reagensrøret. Når vannet er fortrengt, tar vi tommelen for åpningen og løfter opp reagensrøret. Tar bort tommelen og stikker vi en glødende treflis ned i røret. Ser hva som skjer. Skru av gassbrenneren og vent til utstyret er avkjølt før du rydder opp. Hva vi ser: Vi ser at treflisa gløder opp. Konklusjon:
Når tre brenner eller gløder, trengs det oksygengass. I lufta er det ca. 20 % oksygengass. Når vi fører den glødende treflisen inn i reagensrøret med oksygengass, flammer den opp fordi forbrenningsreaksjonen går bedre i ren oksygengass enn i luft. + energi / varme ( Reaksjonsligning : 2 KMnO 4 K 2 MnO 4 + MnO 2 + O 2 Kaliumpermanganat dikaliumpermanganat + mangandioksid + oksygengass ) Fakta: Skrive om oksygen / oksygengass. F.eks. Oksygen er det grunnstoffet det er mest av på jordens overflate. Halvparten av jordskorpens masse, medregnet hav og atmosfære, er oksygen. I universet som helhet er oksygen det tredje vanligste grunnstoffet etter hydrogen og helium. I jordskorpen inngår oksygen i kjemiske forbindelser med andre grunnstoff. Det samme gjelder hav og andre vannmasser, der oksygen er bundet til hydrogen. I jordens atmosfære derimot, finnes oksygen i fri form. En femtedel av atmosfæren består av oksygengass, O 2. Dette oksygenet skyldes plantenes fotosyntese gjennom hundreder av millioner av år. Oksygengass fra atmosfæren løser seg i vann slik at oksygen i fri form også finnes i hav, innsjøer og elver. Oksygen som gass er fargeløs og luktfri, som væske og fast stoff har det svakt blålig farge.