visualisering som middel til øget læring - lmfklmfk.dk/artikler/data/artikler/1504/1504_36.pdf ·...

7
36 LMFK-bladet 4/2015 Kemi Mange lærere har sikkert af og til siddet med den fornemmelse, at eleverne ikke altid får nok læring ud af det eksperimen- telle arbejde, og at det for nogle elever kniber med at omsætte praktiske hand- linger og iagttagelser til en egentlig for- ståelse af eksperimentets faglige indhold Inden for kemi kan det fx være at ”over- sætte” iagttagelser til et reaktionsskema Den oplevelse har vi i alle tilfælde haft på Egaa Gymnasium, og vi har bestemt os for, at arbejde fokuseret med det I læreplanerne for kemi er et af de fag- lige mål, at eleverne skal kunne relatere observationer, model– og symbolfrem- stillinger til hinanden, og eleverne skal registrere og efterbehandle data og iagt- tagelser fra eksperimenter samt beskrive og forklare (B/A: analysere og vurdere) eksperimenter såvel mundtligt som skrift- ligt. I vejledningen for kemi C står der, at eleverne generelt skal kunne relatere iagttagelser, modelbeskrivelser og sym- bolfremstillinger til hinanden, jf. figur 1. Eleverne skal dermed lære at bevæge sig fra makroniveau til mikroniveau (vi har valgt at kalde mikroniveau for nanoni- veau) og omvendt Eleverne skal kunne omsætte deres makroskopiske iagttagel- ser til det molekylære niveau samt kun- ne skrive et tilhørende reaktionsskema, dvs omsætte til symbolsprog – og det er altså svært for en del elever DASG–SUN I Aarhusområdet etablerede DASG et ini- tiativ i skoleåret 2014/15 med det formål at arbejde med en række udviklingspro- jekter i fysik, kemi og biotek, der havde som mål at øge elevernes læring af det eksperimentelle arbejde På Egaa Gymnasium deltog to grupper, en gruppe fysik–drenge og en gruppe kemi–piger Denne artikel omhandler efterfølgende kemi–pigernes erfaringer Kemi–pigernes projekt Vi definerede vores konkrete projekt med udgangspunkt i figur 2. Vores overordne- de mål var, at investeringen i det prakti- ske arbejde, både tid og ressourcer, rent faktisk skulle føre til øget læring hos ele- verne Især skulle eleverne blive dygti- gere til at bevæge sig fra makroniveau til nanoniveau og omvendt Vi ved fra undervisningen, at eleverne kan følge en vejledning Vi oplever, at elevernes forberedelse til eksperimenter med udleveret vejledning er af svingende karakter, samt at elevernes refleksioner undervejs i arbejdet er ikke–tydelige Vi ved, at eleverne kan gøre iagttagelser, at de er flinke til at dokumentere med foto, men også at eleverne efterfølgende har svært ved at få iagttagelserne formuleret som konkret faglig tekst (fx oversætte til symbol–repræsentation) Desuden ople- ver vi, at elevernes evner til at udvælge de relevante fotos er varierende Vores udviklingsprojekts mål var dermed at øge læringen af det eksperimentelle ar- bejde og gøre eleverne dygtigere ved at sætte fokus på koblingen mellem iagtta- gelserne (makro–repræsentation) og for- skellige typer af visualiseringer (nano– repræsentationer) som et middel til fx at kunne opskrive reaktionsskemaer på ba- sis af iagttagelserne Et andet mål kom til undervejs, nemlig at vi gerne ville træne eleverne i at udvælge blandt forskellige repræsentationer, så eleverne på reflek- teret vis finder den model/repræsentati- on, der er god til at illustrere et bestemt begreb/fænomen. Vi indså hurtigt, at vi havde behov for inspiration til en række praktiske værk- tøjer (flowdiagrammer eller lign.) som vi kunne udvikle til elevbrug Det var ret vigtigt for os, at disse værktøjer ik- ke skulle give endnu et forstyrrende lag for elevernes læring (fx et IT–værktøj med høj indgangstærskel) Værktøjerne skulle heller ikke tage for lang tid at an- vende for eleverne, men sætte fokus på Visualisering som middel til øget læring Trine Crovato, Sif Sørensen, Vibeke Axelsen og Heidi Graversen, Egaa Gymnasium Figur 1 Lars Brian Krogh efter Gilbert, John K. and Treagust, David, ”Multiple Representations in Chemical Education”, Springer, 2009. Figur 2 ”Teacher inquiry”.

Upload: others

Post on 20-Jul-2020

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Visualisering som middel til øget læring - LMFKlmfk.dk/artikler/data/artikler/1504/1504_36.pdf · Visualisering som middel til øget læring Trine Crovato, Sif Sørensen, Vibeke

Mat

emat

ik

36 LMFK-bladet 4/2015

Kem

i

Mange lærere har sikkert af og til siddet med den fornemmelse, at eleverne ikke altid får nok læring ud af det eksperimen-telle arbejde, og at det for nogle elever kniber med at omsætte praktiske hand-linger og iagttagelser til en egentlig for-ståelse af eksperimentets faglige indhold . Inden for kemi kan det fx være at ”over-sætte” iagttagelser til et reaktionsskema . Den oplevelse har vi i alle tilfælde haft på Egaa Gymnasium, og vi har bestemt os for, at arbejde fokuseret med det .

I læreplanerne for kemi er et af de fag-lige mål, at eleverne skal kunne relatere observationer, model– og symbolfrem-stillinger til hinanden, og eleverne skal registrere og efterbehandle data og iagt-tagelser fra eksperimenter samt beskrive og forklare (B/A: analysere og vurdere) eksperimenter såvel mundtligt som skrift-ligt. I vejledningen for kemi C står der, at eleverne generelt skal kunne relatere iagttagelser, modelbeskrivelser og sym-bolfremstillinger til hinanden, jf. figur 1. Eleverne skal dermed lære at bevæge sig fra makroniveau til mikroniveau (vi har valgt at kalde mikroniveau for nanoni-veau) og omvendt . Eleverne skal kunne omsætte deres makroskopiske iagttagel-ser til det molekylære niveau samt kun-ne skrive et tilhørende reaktionsskema, dvs . omsætte til symbolsprog – og det er altså svært for en del elever .

DASG–SUNI Aarhusområdet etablerede DASG et ini-tiativ i skoleåret 2014/15 med det formål at arbejde med en række udviklingspro-

jekter i fysik, kemi og biotek, der havde som mål at øge elevernes læring af det eksperimentelle arbejde .

På Egaa Gymnasium deltog to grupper, en gruppe fysik–drenge og en gruppe kemi–piger . Denne artikel omhandler efterfølgende kemi–pigernes erfaringer .

Kemi–pigernes projektVi definerede vores konkrete projekt med udgangspunkt i figur 2. Vores overordne-de mål var, at investeringen i det prakti-ske arbejde, både tid og ressourcer, rent faktisk skulle føre til øget læring hos ele-verne . Især skulle eleverne blive dygti-gere til at bevæge sig fra makroniveau til nanoniveau og omvendt . Vi ved fra undervisningen, at eleverne kan følge en vejledning . Vi oplever, at elevernes forberedelse til eksperimenter med udleveret vejledning er af svingende karakter, samt at elevernes refleksioner undervejs i arbejdet er ikke–tydelige . Vi ved, at eleverne kan gøre iagttagelser, at de er flinke til at dokumentere med foto,

men også at eleverne efterfølgende har svært ved at få iagttagelserne formuleret som konkret faglig tekst (fx oversætte til symbol–repræsentation) . Desuden ople-ver vi, at elevernes evner til at udvælge de relevante fotos er varierende .

Vores udviklingsprojekts mål var dermed at øge læringen af det eksperimentelle ar-bejde og gøre eleverne dygtigere ved at sætte fokus på koblingen mellem iagtta-gelserne (makro–repræsentation) og for-skellige typer af visualiseringer (nano–repræsentationer) som et middel til fx at kunne opskrive reaktionsskemaer på ba-sis af iagttagelserne . Et andet mål kom til undervejs, nemlig at vi gerne ville træne eleverne i at udvælge blandt forskellige repræsentationer, så eleverne på reflek-teret vis finder den model/repræsentati-on, der er god til at illustrere et bestemt begreb/fænomen.

Vi indså hurtigt, at vi havde behov for inspiration til en række praktiske værk-tøjer (flowdiagrammer eller lign.) som vi kunne udvikle til elevbrug . Det var ret vigtigt for os, at disse værktøjer ik-ke skulle give endnu et forstyrrende lag for elevernes læring (fx et IT–værktøj med høj indgangstærskel) . Værktøjerne skulle heller ikke tage for lang tid at an-vende for eleverne, men sætte fokus på

Visualisering som middel til øget læring

Trine Crovato, Sif Sørensen, Vibeke Axelsen og Heidi Graversen, Egaa Gymnasium

Figur 1Lars Brian Krogh efter Gilbert, John K. and Treagust, David, ”Multiple Representations in Chemical Education”, Springer, 2009.

Figur 2”Teacher inquiry”.

Page 2: Visualisering som middel til øget læring - LMFKlmfk.dk/artikler/data/artikler/1504/1504_36.pdf · Visualisering som middel til øget læring Trine Crovato, Sif Sørensen, Vibeke

Mat

emat

ik

LMFK-bladet 4/2015 37

Kem

i

de aktuelle problemstillinger . Endeligt skulle værktøjerne bringe eleverne i en aktiv læringsproces. I denne forbindelse udsprang også et ønske om at inddrage eleverne mere i en aktiv læringsproces ved fx at tage ansvar for udførelsen af eksperimenterne, dvs . i højere grad selv designe og planlægge udførelsen af det praktiske arbejde . Desuden ville vi gøre brug af for–forsøg som et redskab til, at eleverne i højere grad spores ind på det faglige indhold i eksperimenterne .

Vi erfarede, at det ikke var muligt at fin-de megen hjælp i litteraturen, hverken i DK eller fra udlandet . Dermed er de ef-terfølgende ideer således beskrevet af os selv og i samarbejde med kemikolleger fra Grenå Gymnasium .

Vi opstillede følgende punkter for vores udviklingsprojekt:

• Øge fokus på forberedelse forud for laboratoriearbejdet . Ud fra en vejledning laves forbere-delsen til det eksperimentelle arbejde som en tegneserie over eksperimen-tets forløb og roller fordeles: Hvem henter udstyr, hvem afvejer/afmåler, hvem noterer/dokumenterer – alle rol-ler skal være fordelt i gruppen/parret.

• Lade eleverne tage mange fotos og be-de dem om at udvælge repræsentative og skrive figurtekster til.

• Træne eleverne i at opstille hypoteser (ved refleksion over eksperimentets formål) . Fx kan læreren give et overemne og lade elever formulere hypoteser og an-føre forslag til metode (førskrivning) . Førskrivning kan evt . kommenteres af en anden elev i gruppen med henblik på præcisering (første runde viser læ-reren hvordan) .

• Inddrage flowdiagrammer og tegneseri-er til beskrivelse af det faglige indhold i eksperimentet (med brug af farver og forskellige typer af repræsentationer) .

• Øge fokus på konklusioner som op-samling på hypoteser og formulering af eventuel ny hypotese .

• Tage delelementer af eksperimenter ud som demonstrationseksperiment . Her kan der vises autentiske eksem-pler på koblingen af iagttagelserne på makroniveauet til nanorepræsentatio-ner af forskellig art .

• Tydeligt italesætte for eleverne, hvil-ket niveau vi bevæger os på i under-visningen . I vejledningen til kemi C henvises der til vigtigheden af dette (Vivi Ringnes og Merete Hannisdal i Kjemi fagdi-daktik (Kjemi i skolen)), og det er og-så erfaringerne fra DASG–kurserne i Fagenes identitet og metoder, hvor det er blevet understreget, at vi som undervisere skal være helt præcise i vores brug af faglige begreber og for-muleringer i forhold til de forskellige repræsentationsformer . Det er ikke læ-ring, der kommer af sig selv i elever-nes bevidsthed .

Projektet i praksisRent praktisk blev flere klassetrin og niveauer involveret i udviklingsprojek-tet . Der var 3 kemiklasser på A–niveau, 1y KE, 2y KE og 3y KE, samt 3 kemi-hold på B–niveau, 2x Ke, 2y Ke og 3g Ke .

Vi valgte i første omgang at fokusere på at arbejde mere bevidst med forskellige repræsentationsformer og veksling mel-lem disse . Desuden ville vi arbejde med opstilling af hypoteser og lade eleverne være med til at udtænke eksperimentelle setups til test af hypoteserne . I forbindel-se med test af hypoteser faldt det natur-ligt at inddrage både for–eksperimenter og demonstrationseksperimenter som op-takt til det egentlige eksperiment .

I det følgende beskriver vi et par af de konkrete forløb, som vi fik udviklet.

Forløb om katalyse2y KE og 2y Ke skulle udføre ét hoved-eksperiment, nemlig enzymkatalyseret spaltning af hydrogenperoxid . Forløbet blev planlagt ved at tage udgangspunkt i dette eksperiment og overveje hvilken viden, der var nødvendig for at kunne

planlægge eksperimentet og tolke re-sultaterne .

Vi havde brug for, at• vide hvilken reaktion, der forløber, når

hydrogenperoxid udsættes for katalase • kunne kvantificere mængden af hydro-

genperoxid for at bestemme initialha-stigheden

• vide, at permanganat kan oxidere hy-drogenperoxid

• kende mangans oxidationstal og koble med farverne af de dertilhørende ioner

• vide at permanganat er et oxidations-middel

Forforsøgene er skitseret nedenfor i kro-nologisk rækkefølge – dvs . i den række-følge de blev præsenteret for eleverne .

Forforsøg 1: Enzymkatalyseret om-dannelse af hydrogenperoxidFokus på hypoteser og dertilhørende re-aktionsskemaerEleverne havde to forslag til hvilken re-aktion, der kan forløbe, når katalase til-sættes til en vandig opløsning af hydro-genperoxid .

2 H2O2 (aq) → 2 H2O (l) + O2 (g) (1)

H2O2 (aq) → H2 (g) + O2 (g) (2)

Hvordan testes hypotesen?Vi besluttede at antænde gassen og se, om den var brandnærende, eller om vi ville kunne høre knaldgas . Forsøget mis-lykkedes i den forstand, at glødepinden gik ud, og vi kunne slet ikke høre nogen “puf”–lyd . Vi diskuterede, om vi dermed havde belæg for at sige, at det var reak-tion (1) og ikke reaktion (2), nedbryd-ningen fulgte .

Kan man gentænke det eksperimentelle setup, hvis eksperimentet ikke entydigt kan be– eller afkræfte hypotesen?Vi talte om, at vi kunne veje os frem til, om det var reaktion (1) eller (2), for i føl-ge reaktionsskema (2) skulle opløsningen miste ca 3 % af sin masse, da det var en 3 % hydrogenperoxidopløsning, vi an-

Page 3: Visualisering som middel til øget læring - LMFKlmfk.dk/artikler/data/artikler/1504/1504_36.pdf · Visualisering som middel til øget læring Trine Crovato, Sif Sørensen, Vibeke

Mat

emat

ik

38 LMFK-bladet 4/2015

Kem

i

vendte . Eksperimentelle data kunne be-kræfte reaktion (1), kun kompliceret af, at opløsningen ikke var så koncentreret som angivet .

Forforsøg 2: Permanganat som oxi-dationsmiddelFørst viste vi opløsninger indeholdende hhv . jern(II)– og jern(III)ioner . Derefter viste vi, at en farveløs opløsning af Fe2+ omdannes til en orangebrun opløsning af Fe3+ ved tilsætning af kaliumperman-ganat . Reaktionsskema illustreres med de farver, der iagttages i forforsøget .

Figur 3Permanganat som oxidationsmiddel.

Forforsøg 3: Mangans oxidationstalEleveksperiment i mikroskala med det formål at koble manganforbindelsernes farve og kemiske formel med mangans oxidationstal .

Forforsøg 4: Reaktion mellem perman-ganat og hydrogenperoxid (kvalitativ - demoforsøg)Vi tilsatte kaliumpermanganatopløsning til en hydrogenperoxidopløsning . For at fastholde kobling mellem de makrosko-piske iagttagelser og repræsentationsfor-men anvendte vi igen farver . Beholderen med MnCl2·4H2O blev hentet frem for at vise den svagt lyserøde farve af Mn2+ .

Figur 4Reaktion mellem permanganat og hydro-genperoxid (kvalitativ – demoforsøg).

Figur 6Eksempel på føraflevering som optakt til et eksperiment.

Forforsøg 5: Hvordan kvantificerer vi mængden af hydrogenperoxid I forbindelse med demonstration af en ti-trering af en hydrogenperoxidopløsning med en kaliumpermanganatopløsning brugte vi tegninger af bægerglas til ma-kro– og nanorepræsentation, se figur 5.

Illustrationen på nanoniveau gav god an-ledning til at diskutere, hvordan man i repræsentationen tager højde for koeffi-cienterne i reaktionsskemaet. Hvis man gerne vil vise reaktionen halvvejs mod ækvivalenspunktet, er det ikke nok at tegne 5 H2O2 fra start . Det er vores op-levelse, at det er nemmere at tale om det faglige indhold ved brug af en figur end ud fra den forståelse, der dannes hos ele-

ven blot på baggrund af reaktionsskema-et . Vi har ydermere erfaret, at eleverne er meget ærlige i tegning af deres figurer, hvor de ofte er mere tøvende i forhold til at opskrive et reaktionsskema .

Vi anvendte førskrivning og førafleve-ring som opsummering af forforsøg og som optakt til det egentlige eksperiment om den enzymkatalyserede nedbrydning af hydrogenperoxid . På dette tidspunkt var eleverne i stand til selv at udarbejde en metodebeskrivelse på et ellers kom-pliceret forsøg.

Figur 5Titrering af hydrogenpe-roxid med permanganat på makro– og nanoniveau.

Page 4: Visualisering som middel til øget læring - LMFKlmfk.dk/artikler/data/artikler/1504/1504_36.pdf · Visualisering som middel til øget læring Trine Crovato, Sif Sørensen, Vibeke

Mat

emat

ik

LMFK-bladet 4/2015 39

Kem

i

Kemisk ligevægtVi tog ideen med makro/nano–repræ-sentationen med over i næste forløb, der handlede om kemisk ligevægt . Vi lavede eksperimentet ”Indgreb i et ligevægtssy-stem” i mikroskala i en mikrotiterplade (brøndplade) . Ud over, at eleverne på sædvanlig vis lavede en ligevægtsblan-ding, kom de ½ mL af hver af reaktan-terne i A1 og A2 som vist på figur 7 og blandede de to reaktanter i A4, så de fik den kemiske ligevægt visualiseret .

Etableringen af den kemiske ligevægt blev illustreret på nanoniveauet ved teg-ninger af situationen lige efter sammen-blanding men før reaktion, og tegnin-ger af ligevægtssystemet i ny ligevægt . Disse repræsentationer kan selvfølgelig laves på flere forskellige måder, men et bud på dette var tegnet i elevernes vej-ledning og er vist i figur 8.

Herefter udførtes de sædvanlige indgreb i ligevægtssystemet, og hvert indgreb blev illustreret på nanoniveauet ved tegninger af systemet ved ligevægt, efter indgreb men før reaktion samt efter indtræden af ny ligevægt . Et eksempel på dette er vist i øvelsesvejledningen, men dette kan selv-følgelig udelades, hvis eleverne er vant til at tænke i nanoniveau .

Nanorepræsentationerne viste sig atter nyttige i forbindelse med pH–beregnin-ger i puffersystemer, hvor eleverne ofte har svært ved at forstå de omdannelser, der finder sted, når der fx tilsættes stærk base til et puffersystem .

Titrering1y KE er lige fra nv–perioden blevet in-troduceret til indslag med forskellige re-præsentationer i forbindelse med under-visningen fx tegninger fra lærebøger og animationer . Efter en introduktion til vo-res definition af en nanorepræsentation har eleverne selv tegnet både makro– og nanorepræsentationer som supplement til deres iagttagelser i forbindelse med flere eksperimenter . Helt lavpraktisk har det bestået i, at eleverne har fået udleveret

fortegnede ark med glas/kolber/buretter både tegnet i “normal” størrelse til iagt-tagelserne på makroniveau og tegnet i stor størrelse til nanorepræsentationen . Vores erfaringer viser, at det kræver god plads til at tegne ioner og molekyler . En stor bunke farveblyanter er indkøbt og medbringes til lektionerne . Arkene er lavet af læreren på forhånd, så de passer til det aktuelle eksperiment. På figur 10 ses et eksempel på et ark til en titrering .

Det viste sig ret hurtigt, at koblingen mellem tegningerne på makroniveau og nanorepræsentationen gav en øget for-ståelse af kemien i eksperimenterne . Fx blev eleverne hurtigt bevidste om, at det ikke er ligegyldigt, hvor mange ioner der skal tegnes i bægerglassene ved en fæld-ningstitrering .

Figur 7Indgreb i et ligevægtssy-stem i mikroskala.

Figur 8Før og efter indstilling af kemisk ligevægt.

Figur 9Indgreb i ligevægtssystem og ny ligevægt.

Figur 10Titrering

Page 5: Visualisering som middel til øget læring - LMFKlmfk.dk/artikler/data/artikler/1504/1504_36.pdf · Visualisering som middel til øget læring Trine Crovato, Sif Sørensen, Vibeke

Mat

emat

ik

40 LMFK-bladet 4/2015

Kem

i

Figur 11Formel og aktuel stofmængdekoncentration.

Link til udfyldt ark (billedet)

samt til tomt ark (wordfil).

Figur 12 – tv.Titrering af stærk syre med stærk base.

Figur 13 – th.Titrering af svag syre med stærk base.

StoryboardsPå midtvejsmødet i DASG–SUN, hvor Grenå Gymnasium, der også beskæfti-ger sig med makro/mikro–repræsenta-tioner, var til stede, blev vi inspireret til at bringe nanorepræsentationerne ind i en “storyboard”–ramme . Vi har eksperi-menteret med flere forskellige layouts og tænker, at storyboardet kan have mange forskellige udformninger . Dette har des-uden afstedkommet, at vi har fundet an-vendelse af arkene som supplement til den teoretiske undervisning såvel som den eksperimentelle . Storyboard–ideen er således også anvendt i 1y KE til in-troduktion af faglige begreber, fx til in-troduktion af begrebet stofmængdekon-centration samt forskellen på formel og aktuel stofmængdekoncentration. Arket er igen fortegnet, se figur 11.

1,00 L 0,400 M NaCl–opløsning blev fremstillet i takt med, at processen blev beskrevet af eleverne på makro– og na-noniveau . I midterfeltet skrives beregnin-gerne og reaktionsskemaet for opløsnin-gen af NaCl i vand.

Undervejs svarede eleverne på tre spørgs-mål i en Socrative–quiz (SOC #: 15286069) fremstillet til lejligheden . Ved hjælp af nanorepræsentationen var det ret nemt for eleverne at få kontrol over forskellen på formel og aktuel stofmængdekoncentra-tion. Eleverne fik efterfølgende endnu et ark, som de skulle udfylde to og to med fremstilling af 250 mL 0,200 M BaCl2 . Storyboard–ideen er desuden afprøvet

til beskrivelse af en pH–titrering i både 1y KE, 2x Ke, 2y Ke og 2y KE . I 1g–klassen var det for titrering af en stærk syre med en stærk base, hvor det i 2g–klasserne var for titrering af en svag sy-re med en stærk base . Eleverne skulle først selv lave en titrering i laboratori-et og derefter analysere titrerkurven på storyboardet . Titrerkurvens forskellige områder skulle karakteriseres, der skulle tegnes en nanorepræsentation af bæger-glassets indhold undervejs i processen. Desuden skulle eleverne beregne pH til fire forskellige punkter på titrerkurven. De to forskellige storyboards ses på fi-gur 12 og 13 .

Page 6: Visualisering som middel til øget læring - LMFKlmfk.dk/artikler/data/artikler/1504/1504_36.pdf · Visualisering som middel til øget læring Trine Crovato, Sif Sørensen, Vibeke

Mat

emat

ik

LMFK-bladet 4/2015 41

Kem

i

2y KE har også arbejdet med storyboard i forbindelse med de klassiske eksperi-menter til bestemmelse af iodtal og for-sæbningstal . Dette har fungeret som en alternativ kemirapport, da beregningerne var lavet i et fælles google–dokument . Eleverne i 2y KE har fremstillet acetyl-salicylsyre, oprenset og renhedsvurderet det samt undersøgt salicylsyres opløse-lighedsforhold som funktion af pH . De første beskrivelser til syntesen var fra læ-rerside klippet ind i et storyboard, og ele-verne skulle udfylde “opstillingsrækken” hjemmefra som adgangsbillet til labora-toriet . Sidste del af eksperimentet skulle de selv skrive ind fra vejledningen .

Linket goo.gl/amlAHu le-der hen til første vejled-ning indsat i storyboard .

EvalueringFor at undersøge om vores tiltag har haft en effekt på elevernes læring, har vi lavet en test, som dels er blevet givet i klasser, der har deltaget i udviklingsarbejdet og dels i kontrolklasser på stort set samme niveau . Det mest optimale ville selvføl-gelig have været, at vi havde afholdt en pre–test, der kunne sammenlignes med

en post–test . Men da en hel del af initia-tiverne også har involveret elementer af den daglige undervisning i teori og be-greber, ville det alligevel ikke have været muligt at lave en pre–test . Derfor vurderer vi udbyttet af vores arbejde ved at sam-menligne med kontrolklasser, hvilket jo selvfølgelig har andre ulemper, nemlig at det aldrig er muligt at finde helt sam-menlignelige klasser . Eleverne fik en test bestående af 7 (eller 8 opgaver for 2g B/A eller 3g A), hvor-

af den ene opgave krævede, at eleverne skulle se en lille video af et eksperiment . Opgaverne var både afkrydsningsopgaver og opgaver, hvor eleverne skulle skrive en kort forklarende tekst . En håndfuld elever blev efterfølgende interviewet omkring deres besvarelse, for at vi kun-ne skaffe os en større indsigt i, hvad de tænkte i forbindelse med besvarelserne .Vi fik inspiration til opgaverne ved at læse i Multiple Representations in Chemistry (ISBN: 978–1–4020–8871–1) . I bogen gennemgås en hel del af de problema-tikker, som vi adresserer i dette projekt omkring elevernes fejlforståelser og man-gel på evne til at kombinere forskellige repræsentationsformer .

Opgaverne havde følgende temaer:• nanorepræsentationer af grundbegre-

ber (gas, væske, fast stof, kemisk for-bindelse, grundstof, blanding)

• repræsentationskompetence i forhold til at argumentere for forskellige egen-skaber for vand (evne til at opløse ion-forbindelser, stabilt molekyle, polært molekyle, vand på fast form)

• makroskopisk beskrivelse af en sy-re–basetitrering med phenolphthalein som indikator (tegn på kemisk reakti-on) samt tegning af nanorepræsenta-tion af titrering af HCl med NaOH ud fra videoklip

• vurdering af syrestyrke ud fra tre teg-ninger

Figur 15Repræsentationer af vand.

Figur 14Storyboard over iodtal.

Page 7: Visualisering som middel til øget læring - LMFKlmfk.dk/artikler/data/artikler/1504/1504_36.pdf · Visualisering som middel til øget læring Trine Crovato, Sif Sørensen, Vibeke

Mat

emat

ik

42 LMFK-bladet 4/2015

Kem

i

• forståelse af ligevægtsbegreb (tegne en nanorepræsentation af indholdet i en beholder før og efter ligevægt er indtrådt)

• oversætte en nanorepræsentation af ”opløsning af ionforbindelse” til tekst

• demonstrere valg af repræsentations-kompetence til beskrivelse af et lukket system indeholdende en farvet gas

Figurerne 15–18 viser eksempler på op-gaverne .

Resultaterne af testene viste overrasken-de mange og ret forskellige fejlforståel-ser, både hos de involverede klasser og hos kontrolklasserne . Det viste sig der-for meget svært at kvantificere og sam-menligne testresultaterne. For C–ni-veau eleverne, var der markant flere og langt alvorligere fejlforståelser hos den ene kontrolklasse end hos forsøgsklas-sen, mens den anden kontrolklasses re-sultater lignede forsøgsklassens resulta-ter . For B–niveau eleverne havde vi kun en enkelt kontrolklasse, og deres resul-tater var sammenlignelige med forsøgs-klassernes . Vi kan derfor desværre ikke med disse testresultater påvise, at vores tiltag har haft en positiv effekt på elever-nes begrebsforståelse . Vi har dog selv en klar oplevelse af, at tiltagene har en god virkning på elevernes forståelse og især, at arbejdet øger kvaliteten af dialogerne med eleverne, og vi ved, at det er effek-ter, som er svære at måle . Herudover er tiltagene blevet udviklet hen over dette skoleår, og derfor har ingen af forsøgs-klasserne nået at gennemføre et helt ni-veau med de nye tiltag .

Den udviklede test har muligvis ikke væ-ret særligt anvendelig i forhold til at må-le effekten af undervisningen, men vi har set potentialet i forhold til den formative evaluering . At se testresultaterne igennem har nemlig været noget af en øjenåbner for os . Der viste sig mange fejlforståel-ser, som vi ellers ikke ville have opda-get. Fx er det tankevækkende, at flere af eleverne i 2y KE og 2x Ke ikke havde koblet ligevægtssymbolet med betydnin-

gen af begrebet kemisk ligevægt . I de-res besvarelser kunne vi se, at temmelig mange elever tegnede præcis 3 H2– og 1 N2–molekyle i kolben til venstre og 2 NH3–molekyler i kolben til højre . En elev spurgte i et efterfølgende interview: ”Hvis der er ligevægt, skal der så ikke også skrives nogle reaktanter på højre si-de i reaktionsskemaet?” Vi vil derfor på sigt i højere grad anvende lignende tests formativt til at opdage og forhåbentligt udrydde fejlforståelser .

Kigger man på 3y KEs besvarelse og sammenligner med 1y KE og 2y KE, er der – heldigvis – ret tydeligt sket en pro-gression i elevernes abstraktionsniveau . Dette kunne tydeligt aflæses i den må-

Figur 16Visualisering på baggrund af film.

Figur 17Til illustration af dobbelt koncentration af farvet gas.

Figur 18Til illustration af begrebet kemisk ligevægt.

de, som eleverne besvarede testens op-gaver på, og 3 .g elevernes større fagli-ge viden kom også til udtryk ved, at de tænkte mere fagligt konkret i nogle af opgaverne, fx hvilken farvet gas kunne der være tale om .

Vi er blevet positivt overraskede over udbyttet af udviklingsarbejdet . Derfor har vi søgt og fået bevilget tid til vide-reudvikling af vores arbejde . Næste år vil vi arbejde videre med storyboards og få udarbejdet en egentlig progressions-plan . Vi er overbeviste om, at eleverne bliver bedre til at læse øvelsesvejlednin-ger og visualisere eksperimentet på for-hånd, så det eksperimentelle arbejde i timen bliver mere sikkert og læringsud-byttet større . Vi vil også have fokus på at lave flere mere åbne eksperimenter og udnytte, at eleverne faktisk godt kan designe et eksperiment med udgangs-punkt i kendte metoder, når blot ekspe-rimentets overordnede mål er klart defi-neret . Når man arbejder hen mod mere åbne eksperimenter, hvor eleverne skal være med til at opstille hypoteser og gi-ve bud på eksperimentel fremgangsmå-de, vil det helt sikkert være en hjælp, at eleverne er trænede i at tænke visuelt . Samlet set er vi enige om, at initiativer med visualiseringer giver både svagere elever, men også de stærkere elever, en større forståelse af faget, og at vekslin-gen mellem de forskellige repræsenta-tioner vil hjælpe eleverne med i højere grad at håndtere den abstrakte kemi . Det er et af vores delmål, at vi næste år vil rulle visualiseringsprojektet ud i nogle af vores ikke–naturvidenskabelige klas-ser i håbet om at øge vores løfteevne for disse kemi–C elever.

Læsere af denne artikel vil nok tænke, at det tager tid – meget tid – i undervisnin-gen . Og jo, vi har brugt en del tid på at arbejde med disse visualiseringer, men vores tanke er, at giver vi eleverne en dy-bere forståelse af stoffet fra starten, så er tiden give godt ud og forhåbentlig hen-tes tiden ind igen senere i forløbet, for-di kemien vil falde eleverne nemmere .