Κλοπή στο εργαστήριο αργυροχοΐας: Αθώος ή ένοχος;

Transcript

1 PROFILES Διδακτικό/Μαθησιακό υλικό ΕΠΙΣΚΟΠΗΣΗ Κλοπή στο εργαστήριο αργυροχοΐας: Αθώος ή ένοχος; Μια ενότητα για τη διδασκαλία της Χημείας για τους μαθητές της Γ Γυμνασίου Ανάπτυξη ενότητας από την Ομάδα Χημείας Γυμνασίου PROFILES (2013): Εύα Γιακουμή-Χατζηθεκλη, Χρυστάλλα Κουμπάρου, Λένα Κύζα-Πογιατζή, Γιάννα Συμεωνίδου, Αντρέας Χατζηστυλλής Μέλη της Ομάδας PROFILES που συμμετείχαν στο σχεδιασμό της ενότητας: Δρ. Ελένη Α. Κύζα, Γιάννης Γεωργίου Το υλικό αυτό υπόκειται στην άδεια Creative Commons Attribution-NonCommercial- ShareAlike 4.0 International License επιτρέποντας σε οποιοδήποτε εκπαιδευτικό Φυσικών και Περιβαλλοντικών Επιστημών να υιοθετήσει την ενότητα αυτή στην τάξη του. Σε κάθε περίπτωση που το υλικό αυτό χρησιμοποιείται παρακαλούμε όπως παρατίθεται η πιο κάτω αναφορά είτε στην ελληνική είτε στην αγγλική εκδοχή: Γιακουμή-Χατζηθεκλή, Ε., Κουμπάρου, Χ., Κύζα-Πογιατζή, Λ., Συμεωνίδου, Γ., Χατζηστυλλής, Α. Χ., Κύζα, Ε. Α., & Γεωργίου, Γ. (2014). Κλόπη στο εργαστήριο αργυροχοΐας: Αθώος ή ένοχος; (Εγχειρίδιο εκπαιδευτικού, Ευρωπαϊκό Πρόγραμμα PROFILES). Λεμεσός, Κύπρος: Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Κύπρου. Giakoumi-Hadjithekli, E., Koumparou, C., Kyza-Pogiatzi, L., Symeonidou, Y., Hadjistyllis, A., Kyza, E. A., & Georgiou, Y. (2014). Robbery at a silversmith workshop: Innocent or guilty? (Teachers' Guide, PROFILES European project). Limassol, Cyprus: Cyprus University of Technology. 1

2 Περίληψη Αυτή η ακολουθία δραστηριοτήτων επιτρέπει στους μαθητές να εργαστούν συνεργατικά σε μια καθοδηγούμενη διερώτηση, ώστε να δώσουν μια τεκμηριωμένη απάντηση στο ερώτημα: «Κλοπή στο εργαστήριο αργυροχοΐας: Αθώος ή ένοχος;», αξιοποιώντας τις πληροφορίες που θα συλλέξουν μέσα από μια πειραματική διερεύνηση. Οι δραστηριότητες αυτές θα επιτρέψουν στους μαθητές να αποκτήσουν επιστημονική γνώση που αφορά στη δραστικότητα των μετάλλων και στα κριτήρια κατάταξης των μετάλλων σε σειρά δραστικότητας, καθώς επίσης και την αξιοποίηση των γνώσεων αυτών στο πλαίσιο της διαδικασίας λήψης απόφασης. Μάθημα: Τάξη: Συνάφεια με το αναλυτικό πρόγραμμα: Είδη δραστηριοτήτων: Χημεία Γ Γυμνασίου Δραστικότητα μετάλλων, Κριτήρια ταξινόμησης μετάλλων σε σειρά δραστικότητας Εργαστηριακά πειράματα, προσομοιώσεις, βίντεο, ομαδικές συζητήσεις και συζητήσεις στην ολομέλεια της τάξης, λήψη απόφασης. Διάρκεια: Γενικοί στόχοι/ Δεξιότητες: 4 μαθήματα x 40 λεπτά Βασική επιστημονική γνώση για τη δραστικότητα των μετάλλων και τα κριτήρια ταξινόμησης μετάλλων σε σειρά δραστικότητας, πειραματικές δεξιότητες, δεξιότητες αναστοχαστικής διερώτησης, τεκμηρίωση συλλογισμών, δεξιότητες λήψης απόφασης, συνεργατικές δεξιότητες ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1. Εγχειρίδιο Προτείνεται μια διδακτική προσέγγιση Σελ. 3 Εκπαιδευτικού 2. Μαθησιακό περιβάλλον Περιγράφεται το σενάριο και οι δραστηριότητες των μαθητών Σελ. 11 2

3 Εγχειρίδιο εκπαιδευτικού Σύνοψη ενότητας Στην ενότητα του PROFILES «Κλοπή στο εργαστήριο αργυροχοΐας: Αθώος ή ένοχος;» οι μαθητές θα έχουν την ευκαιρία να αποκτήσουν μια βασική επιστημονική γνώση για τη δραστικότητα των μετάλλων καθώς και για τα κριτήρια ταξινόμησης των μετάλλων ανάλογα με τη δραστικότητά τους. Παράλληλα, ένας από τους πρωταρχικούς στόχους της ενότητας είναι το ότι οι μαθητές θα βιώσουν τον τρόπο με τον οποίο εργάζονται οι επιστήμονες μέσα από την αναζήτηση στοιχείων και δεδομένων στο πλαίσιο σχεδιασμού και εκτέλεσης πειραμάτων. Ως εκ τούτου, η διαδικασία αυτή θα ωθήσει τους μαθητές στο να θέσουν διερευνήσιμα ερωτήματα, να διατυπώσουν υποθέσεις, να διεξάγουν πειράματα και να παρακολουθήσουν προσομοιώσεις με στόχο να δώσουν μια τεκμηριωμένη απάντηση στο καθοδηγητικό ερώτημα που έχει τεθεί. Επιπλέον, έχοντας ως πρωταρχικό μέλημά την ενεργοποίηση των κινήτρων των μαθητών, η παρούσα ενότητα παρέχει στους μαθητές την ευκαιρία να εμπλακούν στη διαδικασία λήψης απόφασης, καθώς σύμφωνα με το σενάριο καλούνται να αποφασίσουν κατά πόσο ένας νεαρός, ο οποίος κρατείται ως ύποπτος, ευθύνεται για την κλοπή που έχει γίνει σε ένα εργαστήριο αργυροχοΐας. Προς την επίτευξη του στόχου αυτού, οι μαθητές θα συμμετέχουν σε διαδικασίες συλλογής και αξιολόγησης δεδομένων μέσα από διερεύνηση πηγών και διεξαγωγή πειραμάτων, ώστε να δράσουν υπεύθυνα και αποτελεσματικά. Μέσα από την προσέγγιση αυτή, επιθυμούμε όπως οι μαθητές υιοθετήσουν μια πιο ευρεία αντίληψη της επιστήμης συνειδητοποιώντας ότι η επιστήμη δεν ισοδυναμεί απλά με τη μελέτη φυσικών φαινομένων, αλλά συνδέεται άμεσα και με τη μελέτη κοινωνικό-επιστημονικών ζητημάτων. Στη συγκεκριμένη περίπτωση η χημεία φαίνεται να συνδέεται άμεσα με την εγκληματολογία, έχοντας τη δυνατότητα να οδηγήσει στην ενοχοποίηση ή αθώωση του νεαρού ύποπτου που έχει συλληφθεί. Σύνδεση με το αναλυτικό πρόγραμμα Η διδακτική ενότητα που περιγράφεται στις σελίδες που θα ακολουθήσουν υλοποιείται στο εργαστήριο χημείας, και έχει την μορφή πειραματικής διερώτησης. Η ενότητα απευθύνεται σε μαθητές Γ γυμνασίου και συνδέεται άμεσα με το αναλυτικό πρόγραμμα και συγκεκριμένα με το κεφάλαιο της δραστικότητας μετάλλων. Στο πλαίσιο της ενότητας οι μαθητές παίρνουν το ρόλο μαθητευόμενων αστυνόμων στην ομάδα του αστυνόμου Αποστόλου, έχοντας ως στόχο τους την εξιχνίαση μιας αστυνομικής υπόθεσης. Κατά τη διάρκεια της διερεύνησής τους, οι μαθητές εργάζονται σε ομάδες των 3-4, κι έχουν την ευκαιρία να συλλέξουν πληροφορίες μέσα από την εκτέλεση πειραμάτων και την παρακολούθηση προσομοιώσεων, ώστε να μάθουν περισσότερα για τα μέταλλα και τη σειρά δραστικότητά τους. Σχεδιασμός και ανάπτυξη ενότητας Η ενότητα διερώτησης «Κλοπή στο εργαστήριο αργυροχοΐας: Αθώος ή ένοχος;» σχεδιάστηκε κατά τη σχολική χρονιά , στο πλαίσιο του ευρωπαϊκού προγράμματος PROFILES ( Συγκεκριμένα, η ενότητα σχεδιάστηκε από την Ομάδα Χημείας Γυμνασίου PROFILES 3

4 , την οποία συγκρότησαν οι εκπαιδευτικοί: Εύα Γιακουμή-Χατζηθεκλη, Χρυστάλλα Κουμπάρου, Λένα Κύζα-Πογιατζή, Γιάννα Συμεωνίδου και Αντρέας Χατζηστυλλής. Ο σχεδιασμός της ενότητας στηρίχτηκε σε μια σειρά παιδαγωγικών αρχών, οι οποίες και παρουσιάζονται αναλυτικά πιο κάτω. Παιδαγωγικό σενάριο και ενεργοποίηση μαθητών Η ενότητα ξεκινά με την παρουσίαση ενός βιντεογραφημένου σεναρίου. Κατά τη διάρκεια του σεναρίου, οι μαθητές ενημερώνονται για την αποστολή τους από τον αστυνόμο Αποστόλου: Θα πρέπει να αποφασίσουν κατά πόσο ένας νεαρός ύποπτος που συνελήφθη κοντά σε ένα αργυροχοΐο, στο οποίο σημειώθηκε κλοπή, είναι ένοχος ή όχι. Στα παπούτσια του υπόπτου έχουνε εντοπιστεί ρινίσματα μετάλλου, ωστόσο, ο νεαρός ισχυρίζεται ότι προέρχονται από το εργαστήριο μεταλλοτεχνίας στο οποίο εργάζεται. Στο πλαίσιο αυτό, το ενδιαφέρον των μαθητών ενεργοποιείται, καθώς αντιλαμβάνονται ότι δεν πρόκειται για ένα τυπικό μάθημα χημείας αλλά για μια αστυνομική υπόθεση, για την εξιχνίαση της οποίας, θα χρειαστεί να μάθουν περισσότερα για τα μέταλλα και τις ιδιότητές τους. Απόδοση ρόλων & αφηγηματική πλοκή Στο πλαίσιο της ενότητας, οι μαθητές αποκτούν μια καινούρια ταυτότητα καθώς αποτελούν πλέον μαθητευόμενους ερευνητές στην ομάδα του αστυνόμου Αποστόλου. Επιπλέον, όπως ενημερώνονται, οι μαθητευόμενοι που θα καταφέρουν να επιλύσουν με επιτυχία το αστυνομικό αυτό μυστήριο θα παραλάβουν τιμητικό δίπλωμα από τον αστυνόμο. Ιδιαίτερη έμφαση αξίζει επίσης να δοθεί, στο γεγονός ότι ο αστυνόμος Αποστόλου δεν εμφανίζεται απλά και μόνο στο αρχικό σενάριο αλλά και σε τακτά σημεία καθ όλη τη διάρκεια της διερεύνησης των μαθητών. Σε κάποιες περιπτώσεις, ο αστυνόμος Αποστόλου, εμφανίζεται μέσα από σύντομα βίντεο δίνοντας οδηγίες στους μαθητές ή ακόμη και καινούριες πληροφορίες. Στέλνει επίσης στους μαθητές μια σειρά από προσομοιώσεις που έχουν ως στόχο να συμβάλουν στην κατανόηση των μαθητών. Τέλος, οι μαθητές καλούνται να συμπληρώνουν και να αποστείλουν μέσω του/της εκπαιδευτικού Έντυπα Ερευνητικής Αναφοράς προς αξιολόγηση στον αστυνόμο. Αν και στα έντυπα αυτά, δίνεται ανατροφοδότηση από τον ίδιο τον εκπαιδευτικό, ο εκπαιδευτικός αναφέρει πάντοτε πως η ανατροφοδότηση έχει δοθεί από τον αστυνόμο Αποστόλου. Τα στοιχεία αυτά της απόδοσης ρόλων αλλά και της αφηγηματικής πλοκής που πλαισιώνει τη διερεύνηση των μαθητών, μετουσιώνει το παραδοσιακό μάθημα της χημείας σε μια ενδιαφέρουσα κι ελκυστική αστυνομική ιστορία στην οποία και έχουν τον πρωταγωνιστικό ρόλο. Τριαδικές χημικές αναπαραστάσεις Ζωτικής σημασίας στην κατανόηση των μαθητών, είναι το γεγονός ότι η παρούσα μαθησιακή ενότητα και ο τρόπος που αυτή έχει οικοδομηθεί 4

5 στηρίζεται στις τριαδικές χημικές αναπαραστάσεις, οι οποίες δίνουν έμφαση στη συσχέτιση: (α) των όσων μπορούν να παρατηρήσουν οι μαθητές στο μακροεπίπεδο, (β) των όσα συμβαίνουν στο μικροέπιπεδο αλλά και (γ) στην καταγραφή των παρατηρήσεων αυτών με τη χρήση συμβολισμών και χημικών τύπων. Συγκεκριμένα, στο πλαίσιο της κάθε πειραματικής δραστηριότητας οι μαθητές καλούνται στην αρχή να καταγράψουν και να ερμηνεύσουν τα όσα μπορούν να παρατηρήσουν στο μακροεπίπεδο. Στη συνέχεια, οι μαθητές έχουν την ευκαιρία να παρακολουθήσουν προσομοιώσεις, οι οποίες έχουν ως στόχο τους να επιτρέψουν στους μαθητές να κατανοήσουν τι πραγματικά συμβαίνει κατά την εκτέλεση του πειράματος σε μικροεπίπεδο. Τέλος, οι μαθητές καλούνται να αποτυπώσουν τα πειράματά τους με τη χρήση συμβολισμών και χημικών αντιδράσεων. Σύμφωνα με τη διεθνή βιβλιογραφία, οι τριαδικές χημικές αναπαραστάσεις μπορούν να συμβάλουν τα μέγιστα στην εννοιολογική κατανόηση των μαθητών. Διαμορφωτική αξιολόγηση και ανατροφοδότηση μαθητών Καθ όλη τη διάρκεια της πειραματικής διερεύνησης, η συμπλήρωση των Ερευνητικών Εντύπων Αναφοράς, παρέχει στους μαθητές την ευκαιρία να οργανώνουν, να συνθέτουν και να ερμηνεύουν τα ερευνητικά τους δεδομένα. Παράλληλα, η συμπλήρωση των εντύπων αυτών, δίνει την ευκαιρία στον/στην εκπαιδευτικό να παρακολουθήσει την μαθησιακή πρόοδο των μαθητών, εντοπίζοντας παράλληλα και τις αδυναμίες ή τις παρανοήσεις τους. Ως εκ τούτου, ο εκπαιδευτικός είναι σε θέση να δώσει την ανάλογη ανατροφοδότηση στους μαθητές είτε στο πλαίσιο της ομάδας, είτε στην ολομέλεια της τάξης. Διαβαθμισμένη υποστήριξη και αυτονομία μαθητών Λαμβάνοντας υπόψη, ότι οι μαθητές δεν έχουν αρκετές εμπειρίες σε μαθησιακά περιβάλλοντα διερώτησης, η παρούσα μαθησιακή ενότητα βασίζεται στο μοντέλο της διαβαθμισμένης υποστήριξης μεταβαίνοντας σταδιακά από την κλειστού στην ανοιχτού τύπου διερώτηση. Συγκεκριμένα, κατά τη διάρκεια των δύο πρώτων μαθημάτων, οι μαθητές καλούνται να εκτελέσουν μια σειρά πειραμάτων ακολουθώντας προδιαγεγραμμένες οδηγίες. Ως εκ τούτου, οι μαθητές περιορίζονται στη διατύπωση αρχικών υποθέσεων και προβλέψεων πριν από την εκτέλεση των πειραμάτων τους, καθώς και στη διεξαγωγή και ερμηνεία παρατηρήσεων κατά την εκτέλεση των πειραμάτων. Αντίθετα, κατά τη διάρκεια του τρίτου μαθήματος, οι μαθητές καλούνται να θέσουν το δικό τους διερευνήσιμο ερώτημα και να απαντήσουν το ερώτημα αυτό μέσα από το σχεδιασμό και την εκτέλεση ενός καινούριου πειράματος, αξιοποιώντας τις γνώσεις και τις δεξιότητες που απέκτησαν κατά τη διάρκεια των προηγούμενων μαθημάτων. Ως εκ τούτου, η μαθησιακή δομή της ενότητας χαρακτηρίζεται από διαβαθμισμένη υποστήριξη, καθώς προχωρώντας από κλειστού σε ανοιχτού τύπου διερώτηση, επιτρέπει στους μαθητές μεγαλύτερη αυτονομία. 5

6 Γενικοί στόχοι Οι μαθητές να: 1. Διδαχτούν θεμελιώδεις έννοιες που αφορούν στη δραστικότητα των μετάλλων καθώς και στα κριτήρια ταξινόμησης των μετάλλων σε σειρά δραστικότητας 2. Αναπτύξουν δεξιότητες επιστημονικής διερεύνησης (διατύπωση υποθέσεων, πρόβλεψη, εκτέλεση πειράματος, καταγραφή και ερμηνεία παρατηρήσεων) 3. Είναι σε θέση να σχεδιάσουν και να εκτελέσουν ένα δικό τους πείραμα ώστε να ελέγξουν και να επαληθεύσουν τις υποθέσεις τους 4. Αντιληφθούν τα τρία επίπεδα χημικής αναπαράστασης στο πλαίσιο μιας χημικής αντίδρασης: μικροεπίπεδο (μόρια, άτομα), μακροεπίπεδο (παρατήρηση), συμβολισμός (χρήση συμβόλων για αποτύπωση της χημικής αντίδρασης) 5. Είναι σε θέση να αξιολογούν και να συνθέτουν τα στοιχεία που αντλούν μέσα από πειράματα που θα εκτελέσουν καθώς και τις προσομοιώσεις που παρακολουθήσουν 6. Είναι σε θέση να παρέχουν μια τεκμηριωμένη απάντηση στο ερώτημα «Κλοπή στο εργαστήριο αργυροχοΐας: Αθώος ή ένοχος;» 7. Αναπτύξουν συνεργατικές δεξιότητες και δεξιότητες επικοινωνίας Μαθησιακά αποτελέσματα ανά μάθημα Με την ολοκλήρωση του 1 ου μαθήματος οι μαθητές αναμένεται να: Αναδιατυπώνουν το σενάριο και την αποστολή τους, τα οποία θα παρακολουθήσουν στο βίντεο που θα προβληθεί στην ολομέλεια της τάξης Κατανοήσουν ότι όταν ένα μέταλλο είναι δραστικότερο από το υδρογόνο, τότε πραγματοποιείται χημική αντίδραση κατά την οποία το μέταλλο εκτοπίζει το υδρογόνο από τη χημική του ένωση Κατατάσσουν σε σειρά δραστικότητας τα μέταλλα: μαγνήσιο, ψευδάργυρο, σίδηρο και χαλκό Αναπτύξουν δεξιότητες επιστημονικής διερεύνησης (π.χ. διατύπωση υποθέσεων, πρόβλεψη, εκτέλεση πειράματος, καταγραφή και ερμηνεία παρατηρήσεων) Αντιληφθούν τα τρία επίπεδα χημικής αναπαράστασης στο πλαίσιο μιας χημικής αντίδρασης: μικροεπίπεδο (μόρια, άτομα, ιόντα), μακροεπίπεδο (παρατήρηση), συμβολισμός (χρήση συμβόλων για αποτύπωση της χημικής αντίδρασης) Είναι σε θέση να αξιολογούν και να συνθέτουν τα στοιχεία που αντλούν μέσα από πείραμα που θα εκτελέσουν καθώς και τις προσομοιώσεις που παρακολουθήσουν Συνεργάζονται αποτελεσματικά στο μάθημα σε ομάδες των 3-4 ατόμων και να αναπτύξουν δεξιότητες επικοινωνίας Με την ολοκλήρωση του 2 ου μαθήματος οι μαθητές αναμένεται να: Κατανοήσουν ότι όταν ένα μέταλλο είναι δραστικότερο από ένα άλλο μέταλλο, τότε το δραστικότερο μέταλλο εκτοπίζει το λιγότερο δραστικό μέταλλο από τη χημική του ένωση Κατατάξουν τον άργυρο στη σειρά δραστικότητας μετάλλων: σίδηρο, χαλκό, ψευδάργυρος, μαγνήσιο 6

7 Αναπτύξουν δεξιότητες επιστημονικής διερεύνησης (π.χ. διατύπωση υποθέσεων, πρόβλεψη, εκτέλεση πειράματος, καταγραφή και ερμηνεία παρατηρήσεων) Είναι σε θέση να αξιολογούν και να συνθέτουν τα στοιχεία που αντλούν μέσα από πείραμα που θα εκτελέσουν καθώς και τις προσομοιώσεις που παρακολουθήσουν Αντιληφθούν τα τρία επίπεδα χημικής αναπαράστασης στο πλαίσιο μιας χημικής αντίδρασης: μικροεπίπεδο (μόρια, άτομα, ιόντα), μακροεπίπεδο (παρατήρηση), συμβολισμός (χρήση συμβόλων για αποτύπωση της χημικής αντίδρασης) Συνεργάζονται αποτελεσματικά στο μάθημα σε ομάδες των 3-4 ατόμων και να αναπτύξουν δεξιότητες επικοινωνίας Με την ολοκλήρωση του 3 ου μαθήματος οι μαθητές αναμένεται να: Είναι σε θέση να σχεδιάσουν και να εκτελέσουν ένα δικό τους πείραμα, ώστε να ελέγξουν και να επαληθεύσουν τις υποθέσεις τους Είναι σε θέση να παρέχουν μια τεκμηριωμένη απάντηση στο ερώτημα Κλοπή στο εργαστήριο αργυροχοΐας: Αθώος ή ένοχος; Συνεργάζονται αποτελεσματικά στο μάθημα σε ομάδες των 3-4 ατόμων και να αναπτύξουν δεξιότητες επικοινωνίας Προτεινόμενη διδακτική διαδικασία 1. Κατά τη διάρκεια του 1 ου μαθήματος, οι μαθητές εισάγονται στο θέμα της ενότητας, παρακολουθώντας το βιντεογραφημένο σενάριο που αφορά στη σύλληψη ενός νεαρού ύποπτου για την κλοπή που έχει πραγματοποιηθεί σε ένα εργαστήριο αργυροχοΐας. Στο πλαίσιο του σεναρίου, οι μαθητές ενημερώνονται από τον αστυνόμο Αποστόλου για το ρόλο του ως μαθητευόμενοι αστυνομικοί και την αποστολή τους να εξιχνιάσουν την υπόθεση, συλλέγοντας όσα περισσότερα δεδομένα μπορούν. Στη συνέχεια, οι μαθητές, ακολουθώντας τις οδηγίες του αστυνόμου Αποστόλου, καλούνται να διεξάγουν την πρώτη τους πειραματική δραστηριότητα, η οποία αφορά στη χημική επίδραση σιδήρου, μαγνησίου, ψευδαργύρου και χαλκού με αραιό διάλυμα υδροχλωρικού οξέος. Κατά τη διεξαγωγή του πειράματος οι μαθητές καταγράφουν και ερμηνεύουν τις παρατηρήσεις τους στο Έντυπο Ερευνητικής Αναφοράς 1.1. Έπειτα, ακολουθεί προβολή δύο διαφορετικών προσομοιώσεων από τον αστυνόμο Αποστόλου (Προσομοίωση Α: Προσθήκη χαλκού σε αραιό διάλυμα υδροχλωρικού οξέος και Προσομοίωση Β: Προσθήκη μαγνησίου σε αραιό διάλυμα υδροχλωρικού οξέος), ώστε οι μαθητές να κατανοήσουν καλύτερα τι ακριβώς συνέβη σε μικροεπίπεδο, κατά την εκτέλεση των πειραμάτων τους. Αφού οι προσομοιώσεις ολοκληρωθούν οι μαθητές καταγράφουν και ερμηνεύουν τις παρατηρήσεις τους και συμπληρώνουν τις χημικές αντιδράσεις που έχουν πραγματοποιηθεί κατά τη διάρκεια των πειραμάτων τους στο Έντυπο Ερευνητικής Αναφοράς 1.2. Το μάθημα ολοκληρώνεται με την παράδοση των Έντυπων Ερευνητικής Αναφοράς από κάθε ομάδα μαθητών στον εκπαιδευτικό, ώστε να αξιολογηθούν από τον αστυνόμο Αποστόλου. 7

8 *Σε ότι αφορά στα Έντυπα Ερευνητικής Αναφοράς 1.1. και 1.2. προτείνεται όπως αυτά δοθούν τόσο ατομικά στο κάθε μέλος της ομάδας ξεχωριστά όσο και ομαδικά (ένα Έντυπο Ερευνητικής Αναφοράς ανά ομάδα). Με το τέλος του μαθήματος, οι μαθητές παραδίδουν στον εκπαιδευτικό το ομαδικό Έντυπο Ερευνητικής Αναφοράς. 2. Κατά τη διάρκεια του 2 ου μαθήματος, οι μαθητές, παραλαμβάνουν από τον/την εκπαιδευτικό τα Έντυπα Ερευνητικής Αναφοράς 1.1 και 1.2. Αν και στα Έντυπα Ερευνητικής Αναφοράς δίνεται ανατροφοδότηση από τον εκπαιδευτικό, ο εκπαιδευτικός αναφέρει τους μαθητές ότι τα Έντυπα Ερευνητικής Αναφοράς έχουν αξιολογηθεί από τον αστυνόμο Αποστόλου. Σε περίπτωση που ο εκπαιδευτικός διαπιστώσει κάποια παρανόηση από τους μαθητές, τότε μπορεί να ξεκινήσει το μάθημα με μια σύντομη συζήτηση στην ολομέλεια της τάξης ούτως ώστε η παρανόηση αυτή να επιλυθεί. Στη συνέχεια, οι μαθητές, ακολουθώντας τις οδηγίες του αστυνόμου Αποστόλου, καλούνται να διεξάγουν τη δεύτερή τους πειραματική δραστηριότητα, η οποία αφορά στην προσθήκη σιδήρου σε διάλυμα θειικού χαλκό, προσθήκη χαλκού σε διάλυμα θειικού σιδήρου και προσθήκη χαλκού σε διάλυμα νιτρικού αργύρου. Κατά τη διεξαγωγή του πειράματος οι μαθητές καταγράφουν και ερμηνεύουν τις παρατηρήσεις τους στο Έντυπο Ερευνητικής Αναφοράς 2.1. Έπειτα, ακολουθεί προβολή τριών διαφορετικών προσομοιώσεων από τον αστυνόμο Αποστόλου (Προσομοίωση Α: Προσθήκη σιδήρου σε διάλυμα θειικού χαλκό, Προσομοίωση Β: Προσθήκη χαλκού σε διάλυμα θειικού σιδήρου, Προσομοίωση Γ: Προσθήκη χαλκού σε διάλυμα νιτρικού αργύρου), ώστε οι μαθητές να κατανοήσουν καλύτερα τι ακριβώς συνέβη σε μικροεπίπεδο, κατά την εκτέλεση των πειραμάτων τους. Αφού οι προσομοιώσεις ολοκληρωθούν οι μαθητές καταγράφουν και ερμηνεύουν τις παρατηρήσεις τους και συμπληρώνουν τις χημικές αντιδράσεις που έχουν πραγματοποιηθεί κατά τη διάρκεια των πειραμάτων τους στο Έντυπο Ερευνητικής Αναφοράς 2.2. Το μάθημα ολοκληρώνεται με την παράδοση των Έντυπων Ερευνητικής Αναφοράς από κάθε ομάδα μαθητών στον εκπαιδευτικό ώστε να αξιολογηθούν από τον αστυνόμο Αποστόλου. *Σε ότι αφορά στα Έντυπα Ερευνητικής Αναφοράς 2.1. και 2.2. προτείνεται όπως αυτά δοθούν τόσο ατομικά στο κάθε μέλος της ομάδας ξεχωριστά όσο και ομαδικά (ένα Έντυπο Ερευνητικής Αναφοράς ανά ομάδα). Με το τέλος του μαθήματος, οι μαθητές παραδίδουν στον εκπαιδευτικό το ομαδικό Έντυπο Ερευνητικής Αναφοράς. 3. Κατά τη διάρκεια του 3 ου μαθήματος, οι μαθητές, παραλαμβάνουν από τον/την εκπαιδευτικό τα Έντυπα Ερευνητικής Αναφοράς 2.1 και 2.2. Αν και στα Έντυπα Ερευνητικής Αναφοράς δίνεται ανατροφοδότηση από τον εκπαιδευτικό, ο εκπαιδευτικός αναφέρει τους μαθητές ότι τα Έντυπα Ερευνητικής Αναφοράς έχουν αξιολογηθεί από τον αστυνόμο Αποστόλου. Σε περίπτωση που ο 8

9 εκπαιδευτικός διαπιστώσει κάποια παρανόηση από τους μαθητές, τότε μπορεί να ξεκινήσει το μάθημα με μια σύντομη συζήτηση στην ολομέλεια της τάξης, ούτως ώστε η παρανόηση αυτή να επιλυθεί. Στη συνέχεια, οι μαθητές, ακολουθώντας τις οδηγίες του αστυνόμου Αποστόλου, καλούνται να σχεδιάσουν τη δική τους πειραματική δραστηριότητα, λαμβάνοντας υπόψη τα δύο προηγούμενα πειράματα και τις πληροφορίες που άντλησαν μέσα από αυτά, ώστε να διαπιστώσουν κατά πόσο τα ρινίσματα του άγνωστου μετάλλου που εντοπίστηκαν κάτω από τα παπούτσια του υπόπτου είναι ρινίσματα αργύρου ή όχι. Στο πλαίσιο αυτό, αναμένεται ότι οι μαθητές θα χρησιμοποιήσουν μια από τις προηγούμενες πειραματικές δραστηριότητες ώστε να ταυτοποιήσουν τα ρινίσματα μετάλλου που έχουν εντοπιστεί κάτω από τις σόλες τους υπόπτου κι ως εκ τούτου να αποφασίσουν αν ο ύποπτος είναι ένοχος ή αθώος. Κατά τη διεξαγωγή του πειράματος οι μαθητές καταγράφουν και ερμηνεύουν τις παρατηρήσεις τους στο Έντυπο Ερευνητικής Αναφοράς 3. Το μάθημα ολοκληρώνεται με την παράδοση των Έντυπων Ερευνητικής Αναφοράς από κάθε ομάδα μαθητών στον εκπαιδευτικό ώστε να αξιολογηθούν από τον αστυνόμο Αποστόλου. *Σε ότι αφορά στο Έντυπο Ερευνητικής Αναφοράς 3 προτείνεται όπως αυτό δοθεί τόσο ατομικά στο κάθε μέλος της ομάδας ξεχωριστά όσο και ομαδικά (ένα Έντυπο Ερευνητικής Αναφοράς ανά ομάδα). Με το τέλος του μαθήματος, οι μαθητές παραδίδουν στον εκπαιδευτικό το ομαδικό Έντυπο Ερευνητικής Αναφοράς. 4. Κατά τη διάρκεια του 4 ου μαθήματος, οι μαθητές, παραλαμβάνουν από τον/την εκπαιδευτικό το Έντυπο Ερευνητικής Αναφοράς 3. Αν και στο Έντυπο Ερευνητικής Αναφοράς δίνεται ανατροφοδότηση από τον εκπαιδευτικό, ο εκπαιδευτικός αναφέρει τους μαθητές ότι το Έντυπο Ερευνητικής Αναφοράς έχει αξιολογηθεί από τον αστυνόμο Αποστόλου. Στη συνέχεια, κάθε ομάδα παρουσιάζει τον τρόπο που εργάστηκε κατά το σχεδιασμό του τελευταίου πειράματος καθώς και το συμπέρασμα στο οποίο κατέληξε σε σχέση με την ενοχή ή την αθωότητα του υπόπτου, τεκμηριώνοντας. Το μάθημα ολοκληρώνεται με την απονομή τιμητικών διπλωμάτων από τον αστυνόμο Αποστόλου στους μαθητές των ομάδων που κατάφεραν να ολοκληρώσουν με επιτυχία την αποστολή τους. Αξιολόγηση μαθησιακών αποτελεσμάτων Στο πλαίσιο της παρούσας ενότητας, η αξιολόγηση των μαθητών και των μαθησιακών τους αποτελεσμάτων επιτυγχάνεται μέσω διαμορφωτικής αλλά και τελικής αξιολόγησης. Διαμορφωτική αξιολόγηση μαθητών Σε ότι αφορά στη διαμορφωτική αξιολόγηση, αυτή μπορεί να υλοποιηθεί κατά κύριο λόγο μέσα από συζητήσεις του εκπαιδευτικού με τις ομάδες των μαθητών κατά τη 9

10 διάρκεια της διερεύνησής τους. Κατά τη διάρκεια των συζητήσεων αυτών, ο εκπαιδευτικός αναμένεται ότι θα είναι σε θέση να εντοπίσει τυχόν δυσκολίες ή παρανοήσεις των μαθητών κι ως εκ τούτου να παρέχει την κατάλληλη υποστήριξη. Επιπλέον, η συμπλήρωση και παράδοση Εντύπων Ερευνητικής Αναφοράς από τους μαθητές στον/ην εκπαιδευτικό στο τέλος κάθε μαθήματος μπορεί να συνεισφέρει τα μέγιστα στην διαμορφωτική αξιολόγηση των μαθητών. Συγκεκριμένα, όπως έχει ήδη προαναφερθεί, ο εκπαιδευτικός με το τέλος κάθε μαθήματος καλείται να διορθώσει τα Έντυπα Ερευνητικής Αναφοράς ώστε να δώσει ανατροφοδότηση στους μαθητές. Σε περίπτωση που ο εκπαιδευτικός διαπιστώσει κάποια παρανόηση από τους μαθητές, τότε μπορεί να ξεκινήσει το μάθημα με μια σύντομη συζήτηση στην ολομέλεια της τάξης, ούτως ώστε η παρανόηση αυτή να επιλυθεί. Τελική αξιολόγηση Σε ότι αφορά στη διαμορφωτική αξιολόγηση, αυτή μπορεί να υλοποιηθεί κατά κύριο λόγο κατά τη διάρκεια των δύο τελευταίων μαθημάτων. Συγκεκριμένα, κατά τη διάρκεια του 3 ου μαθήματος, ο εκπαιδευτικός μπορεί να αξιολογήσει τους μαθητές του κατά τη διάρκεια που οι μαθητές καλούνται να σχεδιάσουν και να εκτελέσουν το δικό τους πείραμα, στο πλαίσιο λήψης της τελικής τους απόφασης. Δεδομένου ότι για το σχεδιασμό και εκτέλεση του πειράματος τους, οι μαθητές θα χρειαστεί να χρησιμοποιήσουν τόσο τις γνώσεις όσο και τις δεξιότητες που ανέπτυξαν κατά τη διάρκεια των δύο προηγούμενων μαθημάτων, η δραστηριότητα αυτή θα μπορούσε να αξιοποιηθεί ως δραστηριότητα τελικής αξιολόγησης. Επιπλέον, κατά τη διάρκεια του τελευταίου μαθήματος, ο εκπαιδευτικός μπορεί να αξιολογήσει την τελική απόφαση των μαθητών, καθώς επίσης και την τεκμηρίωσή της. Καθολική χρήση & Ελεύθερη άδεια Το υλικό αυτό υπόκειται στην άδεια Creative Commons Attribution-NonCommercial- ShareAlike 4.0 International License επιτρέποντας σε οποιοδήποτε εκπαιδευτικό Φυσικών και Περιβαλλοντικών Επιστημών να υιοθετήσει την ενότητα αυτή στην τάξη του. Σε κάθε περίπτωση που το υλικό αυτό χρησιμοποιείται παρακαλούμε όπως παρατίθεται η πιο κάτω αναφορά είτε στην ελληνική είτε στην αγγλική εκδοχή: Γιακουμή-Χατζηθεκλή, Ε., Κουμπάρου, Χ., Κύζα-Πογιατζή, Λ., Συμεωνίδου, Γ., Χατζηστυλλής, Α. Χ., Κύζα, Ε. Α., & Γεωργίου, Γ. (2014). Κλόπη στο εργαστήριο αργυροχοΐας: Αθώος ή ένοχος; (Εγχειρίδιο εκπαιδευτικού, Ευρωπαϊκό Πρόγραμμα PROFILES). Λεμεσός, Κύπρος: Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Κύπρου. Giakoumi-Hadjithekli, E., Koumparou, C., Kyza-Pogiatzi, L., Symeonidou, Y., Hadjistyllis, A., Kyza, E. A., & Georgiou, Y. (2014). Robbery at a silversmith workshop: Innocent or guilty? (Teachers' Guide, PROFILES European project). Limassol, Cyprus: Cyprus University of Technology. 10

11 Μαθησιακό περιβάλλον Σύνοψη Στην ενότητα του PROFILES «Κλοπή στο εργαστήριο αργυροχοΐας: Αθώος ή ένοχος;» καλείστε να διατυπώσετε υποθέσεις, να θέσετε ερωτήματα προς διερεύνηση και να διεξάγετε τα δικά σας πειράματα, προσπαθώντας να διαπιστώσετε κατά πόσο ένας νεαρός ύποπτος, ο όποιος έχει συλληφθεί για την κλοπή που έχει γίνει σε ένα εργαστήριο αργυροχοΐας, είναι τελικά αθώος ή ένοχος. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αυτής, θα αποκτήσετε κάποια βασική κατανόηση σε σχέση με τη δραστικότητα μετάλλων και την ταξινόμηση των μετάλλων σε σειρά δραστικότητας. Παράλληλα, θα κατανοήσετε τον τρόπο με τον οποίο εργάζονται οι επιστήμονες μέσα από τη διεξαγωγή πειραμάτων καθώς και την καταγραφή, ανάλυση κι ερμηνεία των παρατηρήσεών τους. Στο πλαίσιο της διερεύνησής σας θα εργαστείτε ως βοηθοί του αστυνόμου Αποστόλου, καταγράφοντας τις παρατηρήσεις και τα ευρήματά σας σε μια σειρά ερευνητικών αναφορών. Η πειραματική διερεύνηση, στην οποία θα συμμετέχετε, σε συνδυασμό με τη συμπλήρωση των ερευνητικών σας αναφορών θα σας βοηθήσουν να ολοκληρώσετε με επιτυχία την αποστολή σας. Προβολή βίντεο Σενάριο Χθες στις 03:00 π.μ., το αστυνομικό τμήμα Λευκωσίας δέχθηκε σήμα συναγερμού από ένα εργαστήριο αργυροχοΐας στο Στρόβολο. Αμέσως, κινητοποιήθηκε ένα περιπολικό της αστυνομίας που περιπολούσε στην περιοχή. Σε λιγότερο από ένα λεπτό οι αστυνομικοί του περιπολικού συνέλαβαν τον μοναδικό άνδρα που είδαν να απομακρύνεται τρέχοντας από την περιοχή. Απέκλεισαν την περιοχή και μετά από έρευνα βρήκαν τα κλοπιμαία ασημικά. Βρίσκονταν σε μια μαύρη σακούλα κρυμμένη σε κάλαθο έξω από το διπλανό κατάστημα. Η αστυνομία, μετά από εξονυχιστικό έλεγχο που διεξήγαγε, βρήκε ένα και μοναδικό στοιχείο που θα την βοηθούσε στην εξιχνίαση της υπόθεσης. Κάτω από τα παπούτσια του υπόπτου εντόπισε ρινίσματα μετάλλου. Η αστυνομία πιστεύει ότι πρόκειται για ρινίσματα αργύρου από το εργαστήριο αργυροχοΐας που έγινε η κλοπή. Ο ύποπτος ωστόσο δηλώνει αθώος. Τονίζει ότι εργάζεται σε ένα εργοστάσιο επεξεργασίας μετάλλων ψευδαργύρου, σιδήρου, μαγνησίου και χαλκού υποστηρίζοντας ότι τα ρινίσματα κάτω από τα παπούτσια του προέρχονται από το εργοστάσιο στο οποίο εργάζεται. Για διευκόλυνση της ερευνητικής διαδικασίας ο ύποπτος έχει τεθεί υπό κράτηση. Είστε μαθητευόμενοι στην εκπαιδευτική ομάδα του κυρίου Αποστόλου που εργάζεται στο Χημείο της Υπηρεσίας Εγκληματολογικών Ερευνών της αστυνομίας. Καλείστε να βοηθήσετε την αστυνομία να διαλευκάνει την υπόθεση, ώστε να αποφασίσει αν ο ύποπτος είναι ένοχος ή αθώος. Όσοι από εσάς καταφέρετε να ολοκληρώσετε με επιτυχία την αποστολή σας, θα παραλάβετε τιμητικό δίπλωμα από τον αστυνόμο Αποστόλου. Βίντεο: 11

12 Αγαπητοί μαθητευόμενοι ελπίζω να είστε έτοιμοι για την αποστολή σας και να καταφέρετε να λύσετε το μυστήριο αυτό. κ. Αποστόλου Χημείο της Υπηρεσίας Εγκληματολογικών Ερευνών Σε προηγούμενο στάδιο της εκπαίδευσής σας μάθατε ότι ορισμένα μέταλλα αντιδρούν με διάλυμα υδροχλωρικού οξέος. Σε αυτό το στάδιο, σας δίνονται ρινίσματα από τα μέταλλα που υπάρχουν στο εργοστάσιο επεξεργασίας μετάλλων, στο οποίο εργάζεται ο ύποπτος: ψευδάργυρος, μαγνήσιο, σίδηρος και χαλκός. Σας δίνεται επίσης διάλυμα αραιού υδροχλωρικού οξέος καθώς και δοκιμαστικοί σωλήνες. Ήρθε η ώρα για την πρώτη σας πειραματική διερεύνηση! Προβολή βίντεο Βίντεο: ΟΔΗΓΙΕΣ Για να διερευνήσετε τη δραστικότητα των τεσσάρων μετάλλων (ψευδάργυρος, μαγνήσιο, σίδηρος και χαλκός), θα πρέπει να συνεργαστείτε με τα υπόλοιπα μέλη της ομάδας σας ώστε, μέσα από την οργάνωση και εκτέλεση πειράματος να διερευνήσετε: (Α) Κατά πόσο τα μέταλλα αυτά αντιδρούν με το υδροχλωρικό οξύ (Β) Κατά πόσο στις περιπτώσεις που πραγματοποιείται χημική αντίδραση, η χημική αντίδραση του καθενός από τα πιο πάνω μέταλλα με διάλυμα υδροχλωρικού οξέος πραγματοποιείται με την ίδια ένταση (δηλαδή, με την ίδια ταχύτητα). Για να εκτελέσετε με επιτυχία το πείραμά σας, είναι σημαντικό να συγκρίνετε τις τέσσερις χημικές αντιδράσεις. Για να τα καταφέρετε θα πρέπει να ακολουθήσετε τις πιο κάτω οδηγίες: 1. Να μεταφέρετε 2-3 ml υδροχλωρικού οξέος σε κάθε δοκιμαστικό σωλήνα, 2. Να προσθέσετε ταυτόχρονα σε κάθε δοκιμαστικό σωλήνα ένα είδος ρινισμάτων από τα τέσσερα μέταλλα που εξετάζετε 3. Να παρατηρήσετε προσεκτικά τι συμβαίνει σε κάθε δοκιμαστικό σωλήνα. Καθώς εκτελείτε το πείραμά σας, θα πρέπει να συμπληρώνετε τα Έντυπα Ερευνητικής Αναφοράς που θα σας δοθούν. 12

13 Βίντεο: Προσομοίωση 1: Προσομοίωση 2: 13

14 14

15 Η μέχρι τώρα πορεία σας δείχνει ότι βρίσκεστε σε καλό δρόμο. Για να μπορέσετε όμως να καταλήξετε στο αν τα ρινίσματα στα παπούτσια του υπόπτου είναι άργυρος ή όχι, πρέπει να διερευνήσετε τη δραστικότητα του αργύρου σε σχέση με τα μέταλλα που ήδη έχετε μελετήσει. Σε αυτό το στάδιο της έρευνας σας, σας δίνονται τρία ποτήρια ζέσεως. Το πρώτο περιέχει διάλυμα θειικού χαλκού(cuso 4 ), το δεύτερο διάλυμα θειικού σιδήρου (FeSO 4 ) και το τρίτο διάλυμα νιτρικού αργύρου (AgNO 3 ). Σας δίνονται επίσης ένα έλασμα σιδήρου και δύο ελάσματα χαλκού. Ήρθε η ώρα ΟΔΗΓΙΕΣ για την επόμενη πειραματική σας διερεύνηση! Προβολή βίντεο Βίντεο: ΟΔΗΓΙΕΣ Να παρατηρήσετε τα διαλύματα καθώς και τα ελάσματα που σας έχουν δοθεί κι αφού μελετήσετε τα πιο κάτω σχήματα, να συμπληρώσετε τις ερωτήσεις που ακολουθούν Διάλυμα θειικού χαλκού Διάλυμα θειικού σιδήρου Διάλυμα νιτρικού αργύρου CuSO 4 FeSO 4 AgNO 3 2 Cu 2 SO 4 Cu 2 SO 4 2 SO 4 2 SO 4 2 Cu 2 2 Cu 2 Fe 2 SO 4 2 Fe 2 Fe 2 SO 4 2 Fe 2 SO 4 2 SO 4 Ag NO 3 Ag NO 3 NO 3 2 Ag Ag NO 3 Κ α τ ι ό ν τ α μ ε τ ά λ λ ο υ π ο υ υ π ά ρ χ ο υ ν σ τ ο κ ά θ ε δ ι ά λ υ μ α :.. Χ ρ ώ μ α κ ά θ ε δ ι α λ ύ μ α τ ο ς :.... Χ ρ ώ μ α μ ε τ ά λ λ ω ν : Χαλκός (Cu): Σίδηρος (Fe): Άργυρος (Ag): Για να διερευνήσετε τη δραστικότητα του αργύρου σε σχέση με τα μέταλλα που ήδη έχετε μελετήσει ακολουθήστε τις πιο κάτω οδηγίες: 1. Να τοποθετήσετε στο 1 ο ποτήρι το έλασμα σιδήρου και στα δύο άλλα τα ελάσματα του χαλκού 2. Να αφήσετε τα ποτήρια με τα ελάσματα σε ηρεμία για λίγη ώρα (περίπου πέντε λεπτά) 3. Να παρατηρήσετε τις αλλαγές των χρωμάτων στα διαλύματα και στα ελάσματα. Καθώς εκτελείτε το πείραμά σας, θα πρέπει να συμπληρώνετε τα Έντυπα Ερευνητικής Αναφοράς που θα σας δοθούν. 15

16 Βίντεο: Προσομοίωση 3: Προσομοίωση 4: Προσομοίωση 5: 16

17 17

18 Προβολή βίντεο Είμαι τώρα στη ευχάριστη θέση να σας ανακοινώσω ότι είστε έτοιμοι να λύσετε το μυστήριο και να αποφασίσετε αν ο ύποπτος είναι αθώος ή ένοχος. Για να καταφέρετε να ολοκληρώσετε την αποστολή σας, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε όσα έχετε μάθει μέχρι τώρα στη διερεύνησή σας. Η δοκιμασία αυτή θα είναι καθοριστική, ώστε να αποφασίσετε κατά πόσο ο ύποπτος λέει την αλήθεια. Ελπίζω ότι θα με βγάλετε ασπροπρόσωπο! Βίντεο: ΟΔΗΓΙΕΣ Προσοχή! Στο σημείο αυτό, θα πρέπει να συζητήσετε με τα υπόλοιπα μέλη της ομάδας σας και να καταγράψετε ένα πείραμα, το οποίο θα σας βοηθήσει να καταλήξετε στην απόφασή σας. Για τη διεξαγωγή του πειράματος, σας δίνονται ρινίσματα του μετάλλου που βρέθηκαν κάτω από τα παπούτσια του υπόπτου και ό, τι άλλο χρειαστείτε, όργανα και αντιδραστήρια. Ο χρόνος είναι πολύτιμος για τη διερεύνηση εγκληματικών υποθέσεων γι αυτό η γρηγορότερη αλλά συγχρόνως κι η ακριβέστερη ομάδα θα βραβευθεί. Έχετε στην διάθεση σας τριάντα λεπτά. 18

19 30:00 19