o Πανελλήνιο Εκπαιδευτικό Συνέδριο Ημαθίας «Ψηφιακή Τάξη Χημείας στη Β Λυκείου. Ονοματολογία οργανικής Χημείας. Από τη θεωρία στο εργαστήριο φυσικών επιστημών και από εκεί στην αίθουσα υπολογιστών» Αθανάσιος Τζαμτζής, Παρασκευή Παπαδοπούλου Msc Διδακτικής Χημείας και νέων Τεχνολογιών, Υπ/ντής, ο ΓΕ.Λ. Αμπελοκήπων Θεσ/νίκης thanjam@sch.gr Καθηγήτρια Μέσης Εκπαίδευσης, ο ΕΠΑ.Λ. Ελευθέριου Κορδελιού alkminipa@sch.gr ΠΕΡΙΛΗΨΗ Η χημεία της Β Λυκείου είναι ένα δίωρο μάθημα γενικής παιδείας, απευθύνεται δηλαδή στους μαθητές όλων των κατευθύνσεων. Ενώ οι μαθητές της θετικής κατεύθυνσης βρίσκουν το μάθημα βασικό και ενδιαφέρον συνήθως, οι μαθητές της Τεχνολογικής και της Θεωρητικής κατεύθυνσης το βρίσκουν βαρετό και μη χρηστικό. Επομένως, ανάπτυξη τεχνικών για την ενεργοποίηση των μαθητών είναι αναγκαία. Η παρούσα εργασία παρουσιάζει δύο τέτοιες τεχνικές για την ονοματολογία των οργανικών ενώσεων, οι οποίες αξιολογούνται από τους μαθητές μετά τη χρησιμοποίησή τους. Το βασικότερο εργαλείο και για τις δύο τεχνικές θεωρείται το φύλλο εργασίας. Η πρώτη τεχνική εφαρμόστηκε στο σχολείο μας τη σχολική χρονιά 9-, σε ένα τμήμα είκοσι έξι μαθητών. Η αποδοχή της από τους μαθητές μάς προτρέπει να την υιοθετήσουμε. Οι μαθητές χωρίζονται σε τέσσερις ομάδες των έξι ή επτά ατόμων. Σε κάθε ομάδα δίδεται ένα πλήρες πακέτο μοριακών μοντέλων και ένα φύλλο εργασίας. Το φύλλο εργασίας περιέχει τα ονόματα πέντε οργανικών ενώσεων. Οι μαθητές κάθε ομάδας προσπαθούν να δομήσουν τα μοριακά μοντέλα των ενώσεων αυτών και να τα επιδείξουν στον επιβλέποντα καθηγητή. Ακολουθεί αξιολόγηση της κάθε ομάδας από τα μέλη των άλλων ομάδων. Η δεύτερη τεχνική («ψηφιακή τάξη») εφαρμόζεται στο σχολείο μας τα τέσσερα τελευταία σχολικά έτη. Έχει εφαρμοστεί σε οκτώ τμήματα συνολικά των είκοσι ενός περίπου μαθητών. Οι μαθητές εργάζονται στην αίθουσα των υπολογιστών σε δώδεκα τερματικά, εντασσόμενοι σε ομάδες των δύο ή τριών ατόμων και συμπληρώνοντας φύλλο εργασίας. Το πρόγραμμα που χρησιμοποιείται είναι το ChemDraw Ultra της εταιρείας CambridgeSoft(). []
«Ψηφιακές και Διαδικτυακές εφαρμογές στην Εκπαίδευση» ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ: Ονοματολογία των οργανικών ενώσεων, μοριακά μοντέλα, ψηφιακή τάξη, ChemDraw. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι: Να διερευνηθεί εάν είναι δυνατόν να προκληθεί, μέσω των δύο τεχνικών, το ενδιαφέρον των μαθητών της Β Λυκείου, ώστε να προσλαμβάνουν ευχάριστα το μάθημα Χημείας γενικής παιδείας. Να συγκριθούν μεταξύ τους οι δύο τεχνικές ως προς την απήχηση που έχουν στους μαθητές και ως προς ποιο βαθμό υιοθετούνται από αυτούς. Να διατεθούν στους συναδέλφους Χημικούς και τους καθηγητές ΠΕ4 που διδάσκουν το μάθημα της Χημείας της Β Λυκείου, δύο χρήσιμα φύλλα εργασίας σχετικά με την ονοματολογία των οργανικών ενώσεων και να ενημερωθούν για τον τρόπο χρήσης τους. Κάθε εκπαιδευτικό σενάριο διδασκαλίας αποτελείται από δύο μέρη. Το πρώτο μέρος αποτελούν οι οδηγίες για τον καθηγητή και το δεύτερο το φύλλο εργασίας για τον μαθητή (Τζαμτζής Α., 4). Όταν το εκπαιδευτικό σενάριο συντάσσεται από τον ίδιο το διδάσκοντα, είναι προφανές ότι απαιτείται μόνο το φύλλο εργασίας του μαθητή. Το μυστικό για τη λειτουργία ενός εκπαιδευτικού σεναρίου είναι η σωστή σύνταξη του φύλλου εργασίας για το μαθητή. Για να συνταχθεί σωστά ένα φύλλο εργασίας, απαιτείται βαθιά γνώση του αντικείμενου του μαθήματος αλλά και γνώση των δυνατοτήτων του λογισμικού που χρησιμοποιείται. Ο σκοπός ενός εκπαιδευτικού σεναρίου που βασίζεται σε ένα φύλλο εργασίας πρέπει να προκύπτει αβίαστα, ενώ οι στόχοι να είναι σαφείς. ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΗΣ ΠΡΩΤΗΣ ΤΕΧΝΙΚΗΣ Μετά την ολοκλήρωση των θεωρητικών μαθημάτων και τις ασκήσεις του πρώτου κεφαλαίου της οργανικής Χημείας της Β Λυκείου (Λιοδάκη Σ., Γάκη Δ., Θεοδωρόπουλου Δ., Θεοδωρόπουλου Π. και Κάλλη Α., 999) σύμφωνα με το αναλυτικό πρόγραμμα σπουδών (ΥΠΕΠΘ, -8-9) και πριν από το διαγώνισμα του τετραμήνου, αφιερώνονται δύο διδακτικές ώρες στην πρώτη τεχνική, που θα αποκαλείται για συντομία «τεχνική μοριακών μοντέλων». Οι μαθητές ασκούνται δημιουργώντας δομές οργανικών ενώσεων, με τη χρησιμοποίηση μοριακών μοντέλων. Αξίζει να περιγραφεί ο τρόπος με τον οποίο ασκούνται οι μαθητές αλλά και η αξιολόγησή τους για την περαιτέρω εξαγωγή συμπερασμάτων. Δημιουργούνται τέσσερεις ομάδες. Δύο ομάδες των έξι και δύο των επτά ατόμων. Οι συντονιστές των ομάδων ορίζονται από το διδάσκοντα. Συντονιστές είναι οι μαθητές της θετικής κατεύθυνσης με τις καλύτερες επιδόσεις. Οι συντονιστές επιλέγουν μόνοι τους τα μέλη των ομάδων. Προηγείται ενημέρωση από το διδάσκοντα για τον τρόπο με τον οποίο θα βαθμολογηθεί η ομάδα. Η βαθμολογία θα προσμετρηθεί στο βαθμό του τετραμήνου. Σε κάθε ομάδα δίδεται ένα πλήρες πακέτο μοριακών μοντέλων []
o Πανελλήνιο Εκπαιδευτικό Συνέδριο Ημαθίας (άτομα άνθρακα, οξυγόνου, θείου αζώτου, δεσμοί απλοί, πολλαπλοί, κ.λπ.) και δύο όμοια φύλλα εργασίας (σχήμα ). Σχήμα : Η πρώτη σελίδα του φύλλου εργασίας των μοριακών μοντέλων που δίδεται στους μαθητές. Το ένα φύλλο εργασίας χρησιμοποιείται από τους μαθητές ως πρόχειρο ή για εξάσκηση. Το δεύτερο φύλλο χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της ομάδας. Ο επιβλέπων καθηγητής υπογράφει στο κατάλληλο κελί του επίσημου φύλλου εργασίας κάθε φορά που η ομάδα δημιουργεί ένα σωστά δομημένο μοντέλο. Μέγιστος αριθμός υπογραφών κάθε ομάδας: πέντε. Πέντε και οι βαθμοί που θα πάρει η ομάδα που θα δομήσει σωστά όλα τα οργανικά μόρια. Μετά την ολοκλήρωση της εργασίας δόμησης, δίδεται χρόνος για να συζητήσει η ομάδα. Ο συντονιστής και οι καλύτεροι της ομάδας προσπαθούν να μεταδώσουν τη γνώση τους στους αδύνατους μαθητές, για να ανταποκριθούν στην αξιολόγηση. Όλα τα μέλη της ομάδας εξετάζονται από τους συμμαθητές τους συμπληρώνοντας τουλάχιστον ένα κελί του φύλλου εργασίας ο καθένας. Υπάρχουν δεκαπέντε κελιά, στα οποία οι μαθητές γράφουν τους συντακτικούς και τους μοριακούς τύπους των ενώσεων (σχήμα ). Οι στερεοχημικοί τύποι συμπληρώνονται από τους συντονιστές των ομάδων. Η ανάπτυξη συνεργασίας, κατανόησης και αλληλοβοήθειας μεταξύ των μελών της ίδιας ομάδας γίνεται ιδιαίτερα εμφανής. Ταυτόχρονα, δημιουργείται υγιής άμιλλα μεταξύ των αντιπάλων ομάδων. Στην πίσω σελίδα του φύλλου εργασίας υπάρχουν σαφείς οδηγίες και για τη δημιουργία των μοντέλων (3) αλλά και για την αξιολόγηση της ομάδας [3]
«Ψηφιακές και Διαδικτυακές εφαρμογές στην Εκπαίδευση» (σχήμα ). Ο καθηγητής είναι παρών σε όλη τη διάρκεια της διεξαγωγής της άσκησης και λύνει απορίες. Σχήμα : Η δεύτερη σελίδα του φύλλου εργασίας των μοριακών μοντέλων που δίδεται στους μαθητές. ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΗΣ ΔΕΥΤΕΡΗΣ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΨΗΦΙΑΚΗ ΤΑΞΗ Αφού ολοκληρωθούν τα θεωρητικά μαθήματα και οι ασκήσεις του πρώτου κεφαλαίου της οργανικής Χημείας της Β Λυκείου σύμφωνα με το αναλυτικό πρόγραμμα σπουδών, μετά την εργαστηριακή πρακτική με τα μοριακά μοντέλα και πριν το διαγώνισμα του τετραμήνου, αφιερώνονται δύο διδακτικές ώρες στην δεύτερη τεχνική, που θα αποκαλείται για συντομία «ψηφιακή τάξη». Στην αρχή της πρώτης διδακτικής ώρας και πριν οι μαθητές ξεκινήσουν να δουλεύουν το φύλλο εργασίας, αφιερώνονται δέκα λεπτά για την επίδειξη του λογισμικού από το διδάσκοντα σε προβολικό μηχάνημα. Στη συνέχεια οι μαθητές οργανώνονται σε ομάδες των δύο ή τριών ατόμων και παίρνουν τις θέσεις τους στα δώδεκα τερματικά της αίθουσας της πληροφορικής. Ανοίγουν τους υπολογιστές, ξεκινούν το πρόγραμμα ChemDraw Ultra και προσπαθούν να συμπληρώσουν το φύλλο εργασίας. Το φύλλο εργασίας είναι δομημένο σε τέσσερα βήματα. Στο πρώτο βήμα (σχήμα 3) γίνεται μελέτη και διερεύνηση των εργαλείων του προγράμματος που αφορούν την εφαρμογή. Στο δεύτερο και στο τρίτο βήμα (σχήμα 4) περιγράφεται με δύο παραδείγματα ο τρόπος επίλυσης των ασκήσεων της εφαρμογής. Το τέταρτο βήμα (σχήμα 5) αποτελείται από είκοσι άλυτες ασκήσεις. Στο τέλος του τέταρτου βήματος υπάρχει μία ερώτηση κρίσης για τους «δυνατούς λυτές». Οι ομάδες που θα απαντήσουν σωστά σε όλες τις ασκήσεις βαθμολογούνται με άριστα το είκοσι. Η βαθμολογία προσμετράται με ποσόστωση στο βαθμό του τετραμήνου. [4]
o Πανελλήνιο Εκπαιδευτικό Συνέδριο Ημαθίας Η ψηφιακή τάξη για την ονοματολογία των οργανικών ενώσεων με το πρόγραμμα ChemDraw Ultra εφαρμόζεται για τέταρτη συνεχή χρονιά στο Ο ΓΕ.Λ. Αμπελοκήπων Θεσ/νίκης. Συνολικά έχουν εκπαιδευτεί με το παραπάνω τρόπο παραπάνω από εκατόν εξήντα πέντε μαθητές. Οι σκοποί της εφαρμογής της ανωτέρω τεχνικής είναι: Να μπορεί ο μαθητής να ονομάζει οργανικές ενώσεις κατά IUPAC. Να προσαρμόζεται εύκολα ο μαθητής στις νέες τεχνολογίες (Συμβούλιο πρωτοβάθμιας και δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης, 9) χρησιμοποιώντας ένα ξενόγλωσσο λογισμικό Χημείας. Να μάθει ο μαθητής να συνεργάζεται με τους συμμαθητές του. Να μάθει να οργανώνεται σε περιορισμένο χρόνο για την εκτέλεση ενός έργου. [5]
«Ψηφιακές και Διαδικτυακές εφαρμογές στην Εκπαίδευση» Σχήμα 3: Η πρώτη σελίδα του φύλλου εργασίας «Ψηφιακή Τάξη», που δίδεται στους μαθητές. [6]
o Πανελλήνιο Εκπαιδευτικό Συνέδριο Ημαθίας Σχήμα 4: Η δεύτερη σελίδα του φύλλου εργασίας «Ψηφιακή Τάξη», που δίδεται στους μαθητές. [7]
«Ψηφιακές και Διαδικτυακές εφαρμογές στην Εκπαίδευση» Σχήμα 5: Η τρίτη και η τέταρτη σελίδα του φύλλου εργασίας «Ψηφιακή Τάξη», που δίδεται στους μαθητές. Φωτογραφία : Μαθητές την ώρα εργασίας Φωτογραφία : Μαθητές την ώρα εργασίας [8]
o Πανελλήνιο Εκπαιδευτικό Συνέδριο Ημαθίας ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ - ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ Μετά το πέρας της εργασίας οι μαθητές συμπλήρωσαν ανώνυμα ερωτηματολόγια. Η επεξεργασία των ερωτηματολογίων οδήγησε στα παρακάτω διαγράμματα. 5 5 Πολύ 6% Λίγο 36 % Καθόλου 3 % Δεν με ενδιαφέρει Η Χημεία, αλλά ήταν ευχάριστα 4% S 4 5 5 Απαραίτητα 7% Καλό είναι αλλά όχι απαραίτητο 4% Είναι χάσιμο χρόνου % 3 Είναι ένας τρόπος για να χάσουμε μάθημα 4% S 4 Διάγραμμα : Απάντηση στην ερώτηση: «Πιστεύετε ότι η χρησιμοποίηση των μοριακών μοντέλων στο εργαστήριο σάς βοήθησε να εμπεδώσετε τις γνώσεις που είχατε αποκτήσει με τα μαθήματα στην τάξη;» Διάγραμμα : Απάντηση στην ερώτηση: «Πιστεύετε ότι το εργαστήριο των Φυσικών Επιστημών πρέπει να χρησιμοποιείται συχνά στην εκπαιδευτική διαδικασία, με ανάλογες τεχνικές μάθησης, όπως αυτή που κάναμε;» 8 6 4 Πολύ 5% Λίγο 4% Καθόλου 3 5% Μου είναι αδιάφορο % S 4 Απαραίτητα 6% 8 6 4 Καλό θα είναι αλλά όχι απαραίτητο 38% Είναι χάσιμο χρόνου % 3 Ήταν ένας τρόπος για να αποφύγουμε το μάθημα % S 4 Διάγραμμα 3: Απάντηση στην ερώτηση: «Πιστεύετε ότι η χρησιμοποίηση του λογισμικού για την ονοματολογία σάς βοήθησε να εμπεδώσετε τις γνώσεις που είχατε αποκτήσει;» Διάγραμμα 4: Απάντηση στην ερώτηση: «Πιστεύετε ότι ανάλογες τεχνικές μάθησης, με τη χρήση νέων τεχνολογιών, πρέπει να εφαρμόζονται συχνά στην εκπαιδευτική διαδικασία;» [9]
«Ψηφιακές και Διαδικτυακές εφαρμογές στην Εκπαίδευση» 8 6 4 Η συνεργασία Το κάτι που είχα με διαφορετικό την ομάδα 3% Η στην οποία αυτενέργεια δούλευα μας % Η ελευθερία να δίνουμε όσο χρόνο θέλαμε στις ερώτησεις 5% 5 5 Ναι 8% Οχι 8% 3 4 S S Διάγραμμα 5: Απάντηση στην ερώτηση: «Τι είναι εκείνο που σας έκανε να θέλετε να γίνει το μάθημα με το συγκεκριμένο τρόπο;» Διάγραμμα 6: Απάντηση στην ερώτηση: «Εάν είχατε το πρόγραμμα στο σπίτι σας (και υπολογιστή) θα το χρησιμοποιούσατε για να προετοιμαστείτε στο διαγώνισμα του τετράμηνου;» ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Από τη συμπεριφορά των μαθητών μέσα στο εργαστήριο φυσικών επιστημών αλλά και μέσα στην αίθουσα της πληροφορικής, όπως αποτυπώνεται στις φωτογραφίες (φωτογραφία και φωτογραφία ) στην έκφραση του προσώπου, στις κινήσεις, στις χειρονομίες που κάνουν, στη συνεργασία που φαίνεται να έχουν κ.λπ., είναι φανερό ότι το εργαστήριο αλλά και η ψηφιακή τάξη «αρέσουν» στους μαθητές. Εάν στοχεύουμε σε ένα νέο, σύγχρονο, μοντέρνο σχολείο, πρέπει να αρχίσουμε σιγά σιγά, παρά τις δυσκολίες, να εφαρμόζουμε παρόμοιες τεχνικές. Ειδικότερα, από τη μελέτη των διαγραμμάτων προκύπτουν τα εξής αποτελέσματα: Κανένας από τους είκοσι πέντε μαθητές δε δήλωσε ότι δεν τον βοήθησε το εργαστήριο να εμπεδώσει τις γνώσεις που απέκτησε. Ένας μαθητής δήλωσε ότι η Χημεία δεν τον ενδιαφέρει, αλλά τουλάχιστον πέρασε ευχάριστα. Δεκαπέντε από τους είκοσι πέντε μαθητές δήλωσαν ότι βοηθήθηκαν πολύ (Διάγραμμα ). Κανένας από τους είκοσι πέντε μαθητές δε δήλωσε ότι το εργαστήριο είναι χάσιμο χρόνου. Ένας μαθητής δήλωσε ότι το εργαστήριο είναι ένας τρόπος να αποφύγουμε το μάθημα. Δεκαοκτώ από τους είκοσι πέντε μαθητές πιστεύουν ότι το εργαστήριο είναι απαραίτητο (Διάγραμμα ). Όσον αφορά στην «ψηφιακή τάξη», είναι εντυπωσιακό ότι εκατόν εξήντα δύο από τους εκατόν εξήντα τέσσερεις μαθητές, στη διάρκεια τεσσάρων σχολικών ετών, δήλωσαν ότι το λογισμικό τούς βοήθησε να εμπεδώσουν τις γνώσεις τους (πολύ ή λίγο) και μόνο τέσσερεις μαθητές δήλωσαν πως ήταν χάσιμο χρόνου. Ένα ποσοστό 5% των μαθητών δήλωσε ότι το λογισμικό δεν τους βοήθησε (Διάγραμμα 3). Το 98% των μαθητών πιστεύει ότι ανάλογες τεχνικές με την «ψηφιακή τάξη», όπως εφαρμόστηκε, πρέπει να υιοθετηθούν από την εκπαιδευτική κοινότητα, ενώ 6% αυτών των μαθητών τις θεωρεί απαραίτητες. (Διάγραμμα 4). []
o Πανελλήνιο Εκπαιδευτικό Συνέδριο Ημαθίας Στην ερώτηση «Τι είναι εκείνο που σας έκανε να θέλετε να γίνει το μάθημα με τον συγκεκριμένο τρόπο;» το 45% δήλωσε τη συνεργασία με την ομάδα, το 3% τη διαφορετικότητα της διδακτικής προσέγγισης, το 5% την ελευθερία κινήσεων και το % την αυτενέργεια. Τέλος, εκατόν τριάντα τέσσερεις από τους από τους εκατόν εξήντα τέσσερεις μαθητές, στη διάρκεια τεσσάρων σχολικών ετών, δήλωσαν ότι, αν είχαν το λογισμικό στο σπίτι τους, θα το χρησιμοποιούσαν, ενώ μόλις τριάντα ότι δε θα το χρησιμοποιούσαν. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ. http://www.cambridgesoft.com/. Λιοδάκη Σ., Γάκη Δ., Θεοδωρόπουλου Δ., Θεοδωρόπουλου Π. και Κάλλη Α. (999), «Χημεία Β Λυκείου Γενικής Παιδείας», Αθήνα: ΥΠΕΠΘ, σ. 9-3 3. Οδηγίες χρήσης μοριακών μοντέλων 4. Συμβούλιο πρωτοβάθμιας και δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης (3//9), «Πόρισμα Συμβουλίου πρωτοβάθμιας και δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης» 5. Τζαμτζής Α. (4), «Κατηγοριοποίηση Μικροεφαρμογών του διαδικτύου που υποστηρίζουν το μάθημα της Χημείας», σ. 358 6. ΥΠΕΠΘ (-8-9), «Οδηγίες για τη διδασκαλία των Μαθημάτων του Γενικού Λυκείου», σ. 39 []