Aihearkisto: Kemia

Kemian työkirja uuteen opsiin

Olen hyvissä ajoin alkanut valmistautua uuden opetussuunnitelman tuloon. Nyt keväällä 2017 aion opettaa 7. luokan kemian kurssin uuden opsin mausteilla ja tätä varten olen valmistellut kurssin tueksi työkirjaa. Kemian sisältöjen  vuosiluokkaistamiseen ei Jyväskylässä ole tulossa suurta muutosta, joten tästä kurssista on hyvä aloittaa suunnittelu.

Vaikka sisältöihin ei tule muutosta, moni asia täytyy miettiä uudelleen. Opetuksen on varmaankin hyvä heijastella uuden opetussuunnitelman oppimiskäsitystä ja uudistuneita kemianopetuksen tavoitteita. Olen yrittänyt lisätä oppilaan osuutta niin tutkimustyo_koeputkityöskentelyssä kuin arvioinnissa, sillä oppimiskäsityksen mukaan ”oppilas on aktiivinen toimija”. Tavoittelen sitä, että tutkiminen olisi olennainen osa oppimista, ei vain päälleliimattua laboratoriotaitojen harjoittelua. Olen lisännyt oppilaan valinnanvapautta loppukurssista, jotta oppilas voisi valita oman kiinnostuksensa kohteita sekä harjoitella jo ensimmäisenä vuonna avoimen tutkimuksen tekemistä. Ja kun uusissa kemian tavoitteissa viitataan useampaan kertaan malleihin, halusin lisätä niihin liittyviä tehtäviä, niin työkirjaan kuin testeihin.

Kaikkein olennaisimpana tässä työkirjaprojektissa pidän sitä, että olen tarkkaan miettinyt, mitkä taidot seiskaluokkalaisen pitäisi kemiassa oppia. Oppikirjoissa kerrotaan paljon kaikenlaista ja suurin osa siitä on hyvää ja yleissivistävää. Kurssin tavoitteet ei kuitenkaan voi tarkoittaa samaa, kuin oppikirjan hallinta. Isoin työ ja hyöty on ollut sen miettimisessä, mitkä ovat uuden opetussuunnitelman tavoitteet ja miten niitä voi opettaa. En ole varma, hyödyttääkö tämän prosessin tuotosten jakaminen toista opettajaa, vai onko se sellainen homma, joka jokaisen pitää tehdä itse.h2o2-pelkka

Olen ops-työssä joutunut saanut pohtia opetuksen tavoitteita sekä niiden arviointia kymmenien, ellen satojen tuntien ajan. Olen luokitellut kemian opetuksen tavoitteita niiden laajuuden ja laadun mukaan käyttäen apuna Krathwohl-Andersonin taksonomiaa, joka on kehittynyt versio Bloomin taksonomiasta. (Suosittelen muuten lukemaan aiheesta Pirkko Kärnän & Maija Akselan artikkelin ”Työskentely- ja ajattelutaitojen arviointi kouluopetuksessa”. Se löytyy vapaasti luettavana opetushallituksen raportista sivulta 119.)

Mietin jo työkirjaa tehdessäni, mitä asioita haluan oppilaan oppivan ja mitä asioita tulen arvioimaan ja miten. Opetussuunnitelma painottaa monipuolisten menetelmien käyttöä arvioinnissa, sekä formatiivista, eli oppimista ohjaavaa arviointia. Arvioinnin painopiste ei siis saa olla kokeessa kurssin päättyessä.

Pohdittuani moneen kertaan arvioinnin oikea-aikaisuutta, ohjaavuutta, oikeudenmukaisuutta ja omia voimavarojani, päädyin seuraavaan arviointicomboon:

  1. Osa kurssin asioista tulee muistaa eli osata ulkoa. Tällaisia asioita ovat turvallisuusohjeet (mikä testi on itse asiassa lähinnä testijärjestelmän harjoittelua), työvälineet ja kemialliset merkit. Testaan nämä Socrative-testillä, joka arvostelee vastaukset puolestani. Testin pistemäärää ei voi suoraan muuttaa numeroksi (sillä monivalintatehtävissä on myös tuuri mukana), mutta tuloksesta näkee, jos oppilas on oppinut vaadittavat asiat.
  2. Osa kurssin asioista täytyy ymmärtää. Näitä ovat alkuaineen, yhdisteen, seoksen ja puhtaan aineen sekä kemiallisen reaktion käsitteet.  Näitä arvioin yhdellä socrative-testillä sekä kahdella b-seos-yhdistetutkimustyöllä. Tutkimustöistä toinen arvioidaan ryhmäarvioinnilla ja toisen arvioin minä.
    Suurin osa tutkimustöistä palvelee ymmärtämistä, mutta en arvioi niitä kaikkia. Uskon että pienempikin otos tuottaa riittävästi materiaalia arvosanan antamiseen.
  3. Osa tavoitteista vaatii uusien taitojen soveltamista. Näitä ovat työskentelytaidot, tutkimisen taidot (rutiininomaista soveltamista) sekä avoimen tutkimuksen tekeminen (opitun soveltamista uudessa yhteydessä). Näitä mittaan äsken jo mainitun ryhmäarvioinnin sekä aiemmin kurssilla olevan itsearvioinnin avulla. Kurssin viimeisen, avoimen tutkimustyön, arvostelen itse. Se on samalla mahdollisuus näyttää että taidot ylittävät hyvän osaamisen.
  4. Kotitehtävät ovat käsitteiden selittämistehtäviä ja löytyvät työkirjan lopusta. Tekemällä kaikki 26 tehtävää, saa kotitehtävänumeroksi kympin. Kuusi hyväksytysti tehtävää riittää viitoseen.

Työkirjaa voi katsella tästä: tyokirja-kemia-7lk

Socrative-testit voi ladata seuraavista linkeistä, kunhan on kirjautunut socrativeen opettajatunnuksilla:

 

Punakaaliprojekti

Nyt haluan esitellä ystäväni punakaalin. Tässä projekti, joka vaatii yhden kauppareissun (kun ostat kaalin) ja hetken labrassa (kun sekoitat kaksi liuosta). Sen jälkeen voitkin nauttia oppilaiden omantoimisesta työskentelystä ja kekseliäisyydestä – ja kaalin tuoksusta. Projekti on tarpeeksi selkeä, jotta kaikki pääsevät mukaan keksimään ja kokeilemaan, mutta siinä riittää syvyyttä ihan lukiotasoon saakka, jos on valmis kaivamaan.image

Projektiin olen käyttänyt yhteensä 6 tuntia. Olen aiemmin pitänyt hapoista, emäksistä ja neutraloitumisesta kirjallisen kokeen, mutta nykyään arvostelen tämän projektin, en pidä lainkaan kirjallista koetta. Työ sopii mukavuudessaan myös lukukauden viimeisille tunneille, asialliseksi viihteeksi.

Projektissa jokainen ryhmä keittää punakaalista indikaattoriliuoksen, valmistaa sitä käyttäen pH-paperia ja tutkii näiden avulla erilaisten kotoa, koulusta ja luonnosta löytyvien aineiden pH:n. Lisäksi tehtävänä on laimentaa kennolevylle pH:t yhdestä kolmeentoista ja saada selville indikaattoriliuoksen sävy jokaisessa näistä. Tämä on sellainen työvaihe, jonka voi halutessaan jättää heikommilta oppilailta pois.

Projektissa parasta on se, että siinä tulevat monipuolisesti esille tekemisen taidot, asiasisällön ymmärtäminen, sekä luovuus.image

Luovuus pääsee kukoistamaan siinä, kun ryhmät keksivät tutkittavia aineita ja kehittelevät niiden käsittelyä. Joka kerta joku tekee uusia keksintöjä. Viimeksi joku keksi tutkia tuhkaa (emäksistä, mistä seurasi hyvä keskustelu siitä miksi). Yksi ryhmä hienonsi taululiidun palasen huhmareessa ja liuotti veteen. Yhdet hakivat ulkoa myrkyllisiä marjoja ja puristivat niistä mehua. Joku keksi keittää kemian välineillä kahvia (hyvä kertaus liittyen uuttamiseen ja suodattamiseen). Yhdellä ryhmällä on tälläkin hetkellä karkki koeputkessa liukenemassa, jotta sen pH:n pystyisi ensi tunnilla mittaamaan.image

Työn tulokset olen kerännyt kuvina pedanettiin. Sinne olen myös laittanut ohjeet. Viimeksi en saanut varattua koulun tabletteja, mutta tekeminen onnistui omilla älylaitteilla.

Tässä ohjeet projektiin: Indikaattoriprojekti

Vetyraketti elektrolyysin avulla

Veden elektrolyysi on loistava työ kemiallisen reaktion havainnollistamiseen! Siinä tulee esille endotermisyys, eksotermisyys,  kemiallisen reaktion kaksisuuntaisuus ja reaktioyhtälön tasapainottaminen. Kaikki on kääritty houkuttelevaan pakettiin, eli pieneen räjähdykseen.

Olen pikkuhiljaa uskaltanut antaa oppilaiden tehdä työn itse. Verrattuna perinteiseen magnesiumin ja suolahapon avulla tehtyyn vetyrakettiin tämä on paljon tehokkaampi, mikä johtuu hapen ja vedyn optimaalisesta suhteesta. Tehokkuus korreloi turvallisuuden kanssa siksi, että tällaiselle raketille riittää pieni 100 ml tippapullo. Vaikka pullo lähtee kovalla vauhdilla, ei se esimerkiksi tee luokan kattolevyihin jälkeä.

Tein tänä vuonna (rautalangasta väännetyn) kirjallisen ohjeen vetyraketin valmistamiseen ja kysymyspaketin sen sisältöjen opiskeluun. Molemmat löytyvät tästä:

veden elektrolyysiohje      veden elektrolyysikysymykset

Ilmiömäinen idea

imageUuden opetussuunnitelman mukaan opetuksen pitäisi olla ilmiöpohjaista, projektimuotoista ja oppimisen pitäisi tapahtua aidoissa ympäristöissä. Pitäisi lähteä ulos luokkahuoneesta.

Mutta kuinka sieltä luokasta ehtii mihinkään lähteä? Ja miten puolessatoista tunnissa ehtii paneutua kunnolla mihinkään projektiin? Pitäisi varmaan pitää kaikki viikon fysiikantunnit samana päivänä.

!!!

Tajuntaa laajentava ajatus. Kysäisin heti apulaisrehtorilta asiaa. Ilmeisesti kokeilun järjestäminen ei ole lukujärjestysteknisesti mitenkään mahdotonta. Se voisi periaatteessa onnistua jo ensi vuonna. Ja se tarkoittaisi kahdeksasluokkalaisille kuutta tuntia fysiikkaa tai kemiaa yhteen putkeen. Siinähän ehtisi vaikka mitä.

Mutta sitten pitäisi miettiä opetus ihan uusiksi. Eihän kuudesta tunnista voisi pitää puoltakaan opettajajohtoisena. Teoriaakaan ei voisi lykätä samassa suhteessa kuin nyt. Homman pitäisi perustua aivan jollekin muulle, ei voisi vetää samoilla vanhoilla.

Niinpä!

Tarkoitan sitä, että moni muutos laimistuu, kun tulee ajautuneeksi takaisin vanhaan. Väitän, että pidämme koulumaailmassa kiinni monista asioista, jotka eivät ole lainkaan välttämättömiä tai edes hyödyllisiä. Emme vain näe, millä muulla tavalla asiat voisi tehdä. Tämän vuoksi suuri muutos voi olla pientä helpompi toteuttaa.

Oppilastahtisen kemiankussin päätösj

Kemian kokeilukurssi tuli päätökseen. Oppilailta keräämäni palaute oli hyvää ja tykkäsin itse! Aion varmuudella jatkaa kurssin opettamista oppilastahtiseen tapaan. Lyhyesti plussat ja miinukset:

image+ Omatahtinen opiskelu tuntui poikkeuksetta oppilaista mukavalta. Oppitunnit sattuivat olemaan pitkän päivän päätteeksi sekä aikaisin aamusta, mutta oppilaat kommentoivat jaksaneensa hyvin, kun töitä pystyi tekemään omaan tahtiin.

+ Omatahtinen opiskelu tuntui meistä opettajista vapauttavalta. Myöhäiset iltapäivätunnitkaan eivät olleet raskaita. Kahden ryhmän ja opettajan työpanoksen yhdistäminen toi mukavaa liikkumavaraa omaan toimenkuvaan.

+ Teimme periaatepäätöksen vähentää niskaan hengittämistä ja komentelua ja antaa vastuuta oppilaille. Tuntui järkevältä keskittyä niihin, jotka olivat valmiita oppimaan ja tarvitsivat apua.

+ Oppilaat ottivat yllättävänkin hyvin vastuuta omasta työskentelystään. Ensimmäisen kahden viikon jälkeen tuntui ajoittain, että meitä opettajia ei enää niin tarvittukaan.

– Hiihtoloman aikana tapahtui itseohjautuvuudessa takapakkia. Lomaa seuraava viikko oli osalla pelkkää kuulumisten vaihtoa ja päämäärätiedotonta käytävällä oleskelua.

+ Laboratoriotöiden laatu oli parempi, kun ne tehtiin omaan tahtiin laboratorioluokassa. Kaikki työt tehtiin samaan työkirjaan ja arvosteltiin kurssin lopussa. Ryhmät tulivat tekemään töitä keskimääräistä paremmin valmistautuneina.

+ Enemmistö koki oppineensa asiat tällä tavoin tavallista paremmin. Arvosanojen keskiarvo oli korkea.

– Muutama kärsi vähäisemmästä kontrollista, mikä näkyi arvosanassa. Nämäkin oppilaat sanoivat tykänneensä opiskelusta, mutta tulokset olivat kauniisti sanottuna vaatimattomat.

– Kurssimonisteen arvostelu teetti opettajille useamman tunnin ylimääräistä työtä, mikä tuntui jakson vaihteessa isolta hommalta.

+ Tuntui hyvältä perustaa kurssiarvosana muuhunkin selkeään näyttöön kuin kokeisiin.

– Kurssin aikana iski kevään pahin flunssaepidemia. Pahimmalla kerralla oli 16 hengen ryhmästä puolet sairaana. Pelotti että koko systeemi romahtaa.

+ Sairastuneet tekivät hyvin töitä kotona. Tätä auttoi se, että paikalla olleet lähettivät poissaolijoille viestiä mitä olivat koulussa tehneet. Ryhmäpaine motivoi pysymään kärryillä.

EDIT: Maitomuovin ohje löytyy täältä.

Kemian kurssi omaan tahtiin

Kemian omatoiminen opiskelu on alkanut mukavasti, juuri niin hyvin kuin saatoin toivoa. Ysiluokkalaiset ottivat idean hyvin vastaan ja vaikuttavat olevan pääsääntöisesti tarpeeksi kypsiä ottamaan vastuuta omasta oppimisestaan ja aikataulustaan.

Kurssia opiskellaan ja edetään yhdessä ryhmän kanssa ja ryhmien muodostaminen olikin yksi niistä asioista, joka etukäteen tuntui jännittävimmältä ja hankalimmalta hallita. Miten ryhmät pitäisi muodostaa?

Päädyin antamaan oppilaille vastuuta myös tässä asiassa. Pyysin oppilaita ehdottamaan itselleen mieluista ryhmää (paperilla) ja sitä ennen miettimään asiaa kahdesta näkökulmasta: siitä että työskentely olisi mukavaa ja siitä että rymäläisillä olisi kaikilla suunnilleen samat tavoitteet opiskelun suhteen. Tästä syntyi luokassa hyvää keskustelua! Oppilaat oma-aloitteisesti pohtivat omaa tavoitearvosanaansa ja kertoivat sen myös muille. Jätin itselleni lopullisen päätäntävallan, mutta en joutunut muodostamaan mitään ryhmää vastoin kenenkään toiveita.

Kurssimoniste – vihkon ja työkirjan risteytys – on toiminut hyvin. Kun vihkot tullaan arvostelemaan, on työn jälki ollut laadukasta. Vihkon lopussa on työselostuspohjia ja niidenkin täyttäminen on ollut aivan toisen tasoista kuin normikurssin vihkoon raapustetut havainnot. Ryhmät ovat myös valmistautuneet labrojen tekemiseen paremmin, kun työn tarkoitus täytyy kirjata ylös, samoin siihen tarvittavat aineet ja välineet. Lyhyt itsearviointi jokaisen kappaleen lopussa tuntuu sekin järkevältä pysähtymiseltä ennen seuraavaan asiaan etenemistä. Screenshot 2015-01-28 18.38.45

Nettisivut – orgaanista.wordpress.com – ovat palvelleet ihan hyvin, mutta statistiikka on kertonut, että kolmestakymmenestä oppilaasta vain noin kymmenen käy selailemassa sivuja keskimääräisellä oppitunnilla. Opetusvideot ovat listan häntäpäässä – niitä on katsottu vain noin kymmenen kertaa ja tänään sain suorasanaisen palautteen siitä, että ensimmäinen video oli tylsä. Se on varmasti totta ja voin luvata että tylsiä ne ovat kaikki! Pitäisikö opetusvideon sitten olla hauska? Ei kai siitä ainakaan haittaa olisi.

Screenshot 2015-01-28 18.40.25
orgaanista.wordpress.com

Parasta kurssissa on tähän mennessä ollut se, että olen nähnyt oppilaiden ottavan vastuuta opiskelustaan ihan uudella tasolla. Yllättävät tyypit ovat ottaneet roolia ryhmän henkisinä johtajina. Ryhmät ovat tehneet töitä kukin omalla tavallaan – osa tehokkaasti nenä kirjassa ja kurssimonisteessa, osa kännykällä selaillen, osa koulun käytävällä makoillen ja muistiinpanoja tehden. Ja tietysti on pari ryhmää, joiden herääminen työntekoon on vielä vaiheessa. Toivon että se jokaisella kuitenkin tapahtuu! Voihan karboksyylihappojen rakennekaavojen osaaminen tulla tarpeeseen, mutta elämässä vielä enemmän hyötyä on kyvystä ohjata omaa toimintaa ja oppi uutta. Siis ihan itse, eikä niin että joku koko ajan hengittää niskaan.

EDIT: Lisäsin muihin materiaaleihin työkirjan ladattavana word-tiedostona, mikäli joku haluaa ottaa ja muokata. Linkki sivulle.

Liekkikokeita 2.0

Liekkikokeet – alkuaineiden emissiospektrin tutkiminen – on yläkoulun kemian töiden kermaa, mutta työn tekeminen on logistisesti haastavaa. Tarvittavia yhdisteitä on monta. Purkkien kierrättäminen aiheuttaa häiritsevää poikittaisliikennettä luokassa. Vielä levottomampi vaihtoehto on yhdelle pöydälle kasattu purkkirivistö. Kun tähän lisätään kahdeksan täydellä liekillä pöhisevää kaasupoltinta, on tilanne opettajalle lievästi sanottuna stressaava.

Ratkaisuksi esitän työn tekemistä kennolevyn kanssa alla olevan ohjeen mukaan. Plussaa on tottuminen pienillä ainemäärillä työskentelyyn, liuotus ja pipetointi – mukavaa kemistimäistä puuhastelua – sekä se staattisempi työskentelytapa.

Lisätyönä annoin oppilaiden käyttää luovuuttaan ja sekoitella tekemiään liuoksia kennolevyllä. Niitä kuumennettaessa syntyi tosi hienoja värisävyjä. Yksi ryhmä sai yllätyksekseen aikaan sakan, mikä oli mukava siirtymä alkuaineista yhdisteitä kohti.

Työn loppupuolella sammutin luokan valot ja katselin miten valkotakkiset oppilaat hehkuttivat seoksiaan harvinaisen hiljaisessa luokassa. Kaasupoltinten liekkien lisäksi hehkuivat älypuhelinten näytöt, kun annoin luvan ottaa kuvia hienoimmista väreistä. Paras palaute tuli takarivistä: ”Ei haittaa, että menee yliaikaa, voidaanko me jatkaa tätä vähän pidempään!”

Liekkikokeita