Uporaba periodnega sistema kot vira - Univerza v Ljubljani

Znanstveni prispevekUPORABA PERIODNEGA SISTEMA KOT VIRA INFORMACIJ PRIPOUČEVANJU ZGRADBE ATOMA IN KEMIJSKE VEZI PRI UČENCIHSTARIH 14 LETPERIODIC TABLE OF ELEMENTS AS AN INFORMATION SOURCEFOR TEACHING FOURTEEN-YEAR-OLD STUDENTS ATOMICSTRUCTURE AND CHEMICAL BONDIztok DEVETAK 1 , Barbara ŠKET 2 , Nataša POZDEREC INTIHAR 3 , Damijana DUŠAK 4 in Saša AleksijGLAŽAR 11 Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva ploščad 16, Ljubljana2 Osnovna šola Log-Dragomer, Šolska cesta 1, Brezovica3 Osnovna šola Milana Šuštaršiča, Štembalova 2A, Ljubljana4 Zavod za slepo in slabovidno mladino, Langusova 16, Ljubljanaiztok.devetak@pef.uni-lj.siPovzetek: Periodni sistem elementov je ključni pripomoček, s katerim učenci pridobivajo kemijsko znanje.V sklopu akcijske raziskave je bil uporabljen celovit pristop obravnave in uporabe periodnega sistema znamenom, da se olajša integracija novih pojmov in povezav med njimi, učenci pa naj bi na ta način doseglivišjo raven znanja z razumevanjem. Skupno je v raziskavi sodelovalo 193 učencev osmih razredovosnovne šole (90 učencev eksperimentalne, 103 učenci kontrolne skupine). Raziskava je potekala odseptembra do marca šolskega leta 2006/07 in je bila metodološko zasnovana kot akcijska raziskava. Veksperimentalni skupini je bil spremenjen vrstni red poučevanja jedrnih vsebin. Učenci so najprej spoznalivsebino »Zgradba snovi«, nato »Atom in periodni sistem« ter »Elementi v periodnem sistemu« in nazadnje»Povezovanje delcev«. V eksperimentalni skupini so tri učiteljice učne vsebine poučevale 16 ur. Pri zbiranjukvantitativnih podatkov so bili uporabljeni štirje preizkusi znanja, kvalitativni podatki pa so bili zbrani spomočjo refleksijskih dnevnikov učiteljev raziskovalcev. Rezultati kažejo, da so učenci eksperimentalneskupine statistično pomembno bolje reševali naloge, kjer je potrebno iz periodnega sistema razbratipodatke o atomu določenega elementa od učencev kontrolne skupine in uporabi teh podatkov prireševanju zahtevnejših nalog. V raziskavi sodelujoči učenci s posebnimi potrebami so imeli še dodatnespecifične težave in primanjkljaje na različnih področjih učenja, ki jih je učiteljica reševala sproti. Na osnovirezultatov študije je mogoče zaključiti, da je sprememba zaporedja obravnave učnih vsebin v učnem načrtupotrebna (»Kemijska reakcija« po obravnavi vsebine »Povezovanje delcev«), saj tako učenci spoznajo učnevsebine v logičnem zaporedju in lahko zgradijo mentalni model povezav med pojmi bolj sistematično zmanj napačnimi razumevanji.Ključne besede: Periodni sistem elementov, zgradba snovi, kemijska vez, akcijsko raziskovanje.Abstract: The periodic table of elements is one of the key tools for students to build their chemicalknowledge. In the context of the action research an integrative approach for teaching the periodic tableand its implications were used. With this approach students try to develop new concepts and theirconnections at the higher level of knowledge with understanding. Altogether, 193 8 th grade pupilsparticipated in the study (90 pupils in the experimental and 103 pupils in the control group). The researchhad been conducted from September to March in school year 2006/07. The order of the contents waschanged in the experimental group. First, pupils learned about »Structure of the substances« then »Atomand periodic table«, and finally »Chemical bonds«. The »Chemical reaction« was taught after pupils learnedabout characteristics of particles. Three teachers-researchers had been teaching contents for 16 lessons inthe experimental group. Quantitative data were collected using four tests. Qualitative data were collectedusing teachers’ diaries. The results show that pupils in the experimental group are statistically significantly1

etter at solving the problems regarding the information obtained from the periodic table and morecomplex problems than are pupils in the control group. Students with special needs who participated inthe research had some specific learning difficulties which the teacher tried to overcome during the lessons.It can be concluded that the change of the content order is necessary in the national curriculum(»Chemical reaction« after the »Chemical bond«) so that students learn about the chemical concepts in thelogical sequence. According to this process they can form their mental model of chemical concepts moresystematically, without resistant misconceptions.Key Words: Periodic table of elements, substance structure, chemical bond, action research.TEORETIČNI UVODPeriodni sistem elementov je od začetkov sistematičnega razvrščanja elementov glede na zgradbo njihovihatomov služil kemikom kot vir informacij. Prvi je elemente razvrščal v tabele že leta 1829 nemški kemikJohann Wolfgang Döbereiner. Dolgo časa je bila v rabi z veliko napakami tabela angleškega kemika WilliamaOdlinga, ki jo je oblikoval leta 1857, leta 1862 pa je francoski kemik in geolog Alexandre-Émile Beguyer deChancourtois razvrstil elemente v spiralo po naraščajoči relativni atomski masi. Neodvisno drug od drugegasta v letih 1869 in 1870 objavila tabeli elementov Lothar Mayer in Dimitrij Ivanovič Mendeljejev, kjer stapodobno kot Beguyer de Chancourtois elemente razvrščala glede na njihovo relativno atomsko maso. DrugaMendeljejeva tabela iz leta 1870 že kaže značilnosti današnjega periodnega sistema elementov, saj se je prinjenem nastajanju Mendeljejev že zavedal zakonitosti, ki ji pravimo periodične lastnosti elementov. Poodkritju žlahtnih plinov (William Ramsay in John William Rayleigh v letih od 1894 do 1895) so tabeloMendeljejeva dopolnili z osmo skupino. Tabelo elementov, nastalo na osnovi Mendeljejeve tabele inpotrditvah periodičnih lastnostih elementov osnovanih na rentgenskih spektrih Henrya Moseleya, je AlfredWerner preoblikoval v periodni sistem elementov, ki je danes najpogosteje v rabi (Lazarini in Brenčič, 1989).Periodni sistem elementov je uporaben vir različnih podatkov in je zato pri učenju in poučevanju zakonitostielementov ter njihovih lastnosti in spojin osnovnega pomena. Pri tem je še zlasti pomembno, da učenci zelozgodaj spoznajo zgradbo periodnega sistema in poznajo pomen različnih podatkov, ki so na njem zapisani. Tipodatki so še zlasti uporabni pri spoznavanju zgradbe osnovnih delcev snovi, kot so atomi, ioni in molekule.Raziskave razumevanja zgradbe osnovnih delcev in njihovega pomena za zgradbo in lastnosti snovi kažejo, daimajo učenci, dijaki in študenti številna napačna in nepopolna razumevanja (Glažar, 2007).Taber (1993) opisuje študijo primera, v kateri je longitudinalno spremljal napredek študenta pri razumevanjukemijske vezi. Ugotavlja, da si študent naprej predstavlja kovalentno vezi med atomoma kot nekaj, kar vlečedva atoma skupaj. Ta razlaga se nato nadgradi v sposobnost razumevanja kemijske vezi kot pojava, prikaterem si dva atoma delita elektrona. Nazadnje se v razumevanje kemijske vezi vgradi tudi pojemelektrostatskega privlaka med jedrom atoma in elektroni.Peterson in Treagust (1989) ter Peterson (1993) sta ugotovila, da okrog 23 % sedemnajstletnikov, ki so imelikemijo v srednji šoli na višji ravni, meni da so elektroni porazdeljeni enakomerno med jedroma atomov neglede na vrsto kovalentne vezi. Približno 60 % dijakov te skupine in 55 % univerzitetnih študentov 1. letnikakemije pa ne pozna pravilne lege elektronskega para v molekuli vodikovega fluorida.Boo (1998) je opisal napačno razumevanje nekaterih študentov, ki menijo, da enojno kovalentno vezpredstavlja le en elektron, ki si ga delita dva atoma, ki sodelujeta v kemijski vezi.Raziskave (Butts in Smith, 1987; Taber, 1993; Boo, 1998) kažejo tudi nekatera napačna razumevanja ionskevezi. Študije kažejo, da si učenci na različnih ravneh izobraževanja zelo pogosto predstavljajo, da ionske snoviobstajajo kot posamezne nepovezane molekule. Opisali so tudi številna napačna razumevanja, povezana zlastnostmi ionskih spojin; npr. raztopina natrijevega klorida vsebuje molekule vode in molekule natrijevegaklorida, medtem ko klorovodikova kislina vsebuje molekule vodikovega klorida. Testiranci so v obeh primerihpodali svoje razumevanje obeh spojin, ki naj bi bili zgrajeni iz molekul, le-te pa iz ionov, ki so med sebojnekako povezani v molekulo.Butts in Smith (1987) ter Boo (1998) poročajo o tem, da študentje menijo, da je vez med natrijem in kloromkovalentna. Boo (1998) je odkril, da študentje, ki menijo, da ionske spojine tvorijo molekule, mislijo, da so tevezi med molekulami močnejše kot ionske vezi. Ta odkritja so podobna kot poroča Taber (1994), ki je z2

intervjuji spremljal razvoj mišljenja učencev o kemijskih vezeh. Ugotovil je nekatera ključna napačnarazumevanja, kot recimo: (1) med natrijevim in kloridnim ionom nastane vez tako, da predstavlja vez enelektron med ionoma in (2) nasprotno nabiti ioni se z določeno močjo privlačijo med seboj, vendar ti privlakine predstavljajo ionskih vezi.Ker učenci ne razumejo zgradbe delcev, imajo težave tudi pri opisu preprostih naravoslovnih pojavov. Kam-Wahova (1999) tako poudarja izsledke svoje študije, ko ugotavlja, da skoraj polovica študentov, bodočihučiteljev kemije, ni pravilno ponazorila zgradbe magnezijevega oksida, ki nastane pri gorenju magnezija, naravni delcev. Testiranci so pretežno narisali sheme, ki predstavljajo delce v trdnem agregatnem stanjumagnezijevega oksida. Podobno kot ostali raziskovalci ugotavlja, da so testiranci narisali dvoatomne molekule,ki so naključno razporejene po prostoru. Kam-Wahova zaključuje, da je potrebno bodočim učiteljem kemijenuditi pomoč, da bodo sposobni pri svojem delu povezovati pojme na treh ravneh (makroskopski,submikroskopski in simbolni) in da bodo tudi učenci ustrezno razmišljali o naravoslovnih pojavih in razumelizgradbo snovi.Nakhleh s sodelavci (2005) podobno predlaga pristope učitelja, s katerimi lahko povečamo znanje inrazumevanje dijakov o poznavanju zgradbe snovi. V svoji raziskavi so ugotavljali znanje dijakov o poznavanjuzgradbe snovi in ga nato primerjali z znanjem osnovnošolcev. Ugotovili so, da ima 33 % dijakov lemakroskopske predstave o zgradbi snovi (npr. poleno je sestavljeno iz lesa, ki je en kos in pri tem ne omenjajoatomov in molekul), medtem ko 67 % dijakov v svoji razlagi o zgradbi snovi vključuje pojme, ki odražajosubmikroskopsko raven razumevanja. Vendar tudi dijaki, ki so nakazali submikroskopsko raven pojma v svojirazlagi še vedno podajajo napačna razumevanja o zgradbi snovi predvsem, ko podajajo relativno velikostatomov in molekul. Nekateri dijaki še vedno menijo, da lahko atome in molekule zaznajo z očmi ali zoptičnimi mikroskopi, na podoben način kot zaznavamo mikroorganizme.Da bi odpravili ta napačna razumevanja raziskovalci predlagajo, da morajo učitelji: (1) poudariti, da so vsesnovi zgrajene iz delcev in pri tem to razložiti na konkretnih primerih snovi, ki jih učenci vsak dan srečujejo(npr. iz česa in kako so zgrajeni sladkor, bakrena žica, natrijev klorid, ...); (2) ponazoriti povezavo medsubmikroskopsko zgradbo in makroskopskimi lastnostmi snovi, kot je npr. kako so razporejeni delci snovi vtekočem in trdnem agregatnem stanju; ter (3) pri razlagi procesov uporabiti delčno naravo snovi npr. kaj sedogaja s spremembami agregatnih stanj snovi na ravni delcev.Pri zgoraj omenjenih pristopih razlage zgradbe delcev mora učitelj uporabljati kot vir informacij periodnisistem. Trent (1997) zato predlaga strategijo, ki bi vključevala različne aktivnosti, s katerimi bi izboljšali branjeinformacij o posameznem elementu in skupini elementov iz periodnega sistema. Predlaga, da je potrebnoučencem najprej predstaviti pojem periodničnosti. Pri tem je pomembno, da si učenci pojem predstavljajo spomočjo primerov iz življenja, npr. periodičnost spreminjanja mode, ki se ponavlja v določenih časovnihobdobjih. Nato sledi aktivnost, pri kateri učenci razvrščajo po velikosti različne predmete, pri tem pa morajospremljati neko skupno lastnost predmeta. Na osnovi zaključkov teh dejavnosti učencem predstavimoponavljajoči se vzorec, ki se odraža v lastnostih elementov, razvrščenih v periodni sistem. Spoznati morajozakonitosti razvrščanja elementov na osnovi zgradbe njihovih atomov ter pomen vrstnega števila, skupine inperiode. Na koncu sledi dejavnost v obliki projektne naloge, pri kateri učenci izdelajo tridimenzionalni modelperiodnega sistema na poljuden način. Tako lahko učenci skozi njim prijazne aktivnosti spoznajo zakonitostiperiodnega sistema.Poleg uporabe periodnega sistema za razlago abstraktnih kemijskih pojmov pa Barkerjeva (2000) navaja, da jesmiselno vključevati vsebino o kemijski vezi v različne avtentične vsebine. Tak pristop so razvili v Saltersprojektu (Univerza v Yorku, Velika Britanija). Avtorji projekta so kemijske vsebine vgradili v različne vsebine,povezane s konkretnimi situacijami. V poglavju »Elementi življenja« dijaki spoznajo nastanek kovalentnih inionskih vezi na osnovi Lewisovih struktur. Vsebino učenci nadgradijo v poglavju »Ozračje«, v kateri jepolarnost vezi predstavljena v povezavi s heterolitsko cepitvijo. V poglavju »Revolucija polimerov« sopredstavljene medmolekulske vezi, vključno z vodikovimi vezmi, na osnovi katerih je podana razlaga lastnostipolimerov. V poglavju »Tehnologija beljakovin« pa učenci spoznavajo oblike preprostih kovalentnih molekul.Znanje o kemijskih vezeh morajo učenci uporabiti tudi v drugih poglavjih, kot so stabilnost molekul, mrežnaentalpija, entalpija raztapljanja in različne temperature vrelišča. Pristop razlage kemijske vezi s pomočjo kemijev kontekstu je po ugotovitvah nekaterih raziskovalcev ustrezna pot za uvajanje novih kemijskih pojmov.3

Robinson (1998) ugotavlja, da so učne vsebine, povezane z zgradbo delcev, v učbenikih pogosto nerazločno innenatančno zapisane. Poudarja, da je pri obravnavi te vsebine potrebno zagotoviti učencu individualno delo,pogovor, ilustrativne primere in podati take odgovore na vprašanja učencev, da od njih terjajo nove odgovore,kar povzroča nastanek novih vprašanj. Podobno ugotavljata še Robinson (2000) in Hurst (2002), ko navajatasmernice poučevanja zgradbe delcev na univerzitetni ravni. Kritična sta predvsem do količine za študentanepomembnih vsebin, ki obremenjujejo njegov delovni spomin, pri tem pa študenti ne pridobijo uporabnihinformaciji. Poleg tega je tudi učna vsebina pogosto slabo razložena na zgolj teoretičnih osnovah brezilustrativnih primerov. Z analizo učbenikov ugotavljata pozitiven premik k zmanjšanju količine zapisanihinformacij v novejših učbenikih, ki tudi nazorneje prikažejo različne pojme z zanimivejšimi slikovnimi pristopi.NAMEN IN CILJI ŠTUDIJEZnotraj projekta »Partnerstvo fakultet in šol v letih 2006 in 2007: Razvoj modela raziskovanja pedagoškeprakse za učinkovito poučevanje naravoslovnih predmetov v OŠ in SŠ«, ki ga finančno podpirajo Evropskisocialni skladi Evropske unije in Ministrstvo za šolstvo in šport Republike Slovenije, je bil oblikovanraziskovalni problem v širšem kontekstu uporabe periodnega sistema kot vira informacij za poučevanjenekaterih abstraktnejših vsebin učnega načrta osmega razreda osnovne šole. Na osnovi analize anketnegavprašalnika o obstoječih težavah poučevanja kemijskih vsebin, ki jih vidijo učitelji v šolski praksi (Ferk et al.,2007) sta bila izbrana dva jedrna vsebinska sklopa: »Atom in periodni sistem« in »Povezovanje delcev«..V periodnem sistemu je vrsta informacij, ki jih v šoli pri obravnavi zgradbe atoma in nastanka ionov termolekul ne izkoristimo dovolj. Celovit pristop obravnave in uporabe periodnega sistema olajša integracijonovih pojmov in povezav med njimi, učenci pa naj bi na ta način dosegli višjo raven znanja torej znanje zrazumevanjem in s tem tudi trajnejše znanje.Iz namena študije izhajata dve glavni raziskovalni vprašanji:1. Ali celovit pristop pri obravnavanju zgradbe atoma in nastanka iona ter molekule z uporabo periodnegasistema kot vira informacij pripomore k boljšemu in trajnejšemu razumevanju teh vsebin?2. V kolikšni meri pomaga periodni sistem kot vir informacij pri predvidevanju: (a) možnih povezav med delci,(b) vrst gradnikov v tej snovi ter (c) ustreznih simbolnih kemijskih zapisov?METODA DELAOpis vzorcaSkupno je v raziskavi sodelovalo 193 učencev osmih razredov osnovne šole. Od tega je 90 učencev sodelovalov eksperimentalni, 103 pa v kontrolni skupini (Tabela 1). Raziskava je potekala od septembra do marcašolskega leta 2006/07. V povprečju so bili učenci stari 13 let. Iz tabele 1 je tudi razvidno, da je v raziskavisodelovala tudi šola za učence s posebnimi potrbami. Uporabljena gradiva so bila vsebinsko enaka, vendarprilagojena specifičnim potrebam posamenika.Tabela 1: Sestava vzorca raziskave.Število učencev, ki sosodelovali v raziskaviŠtevilo učencev v kontrolniskupiniŠola 1 Šola 2Šola 3 (učenci s posebnimipotrebami)45 učencev 39 učencev 6 učencev71 učencev 29 učencev 4 učenciEksperimentalna in kontrolna skupina učencev sta bili primerjani glede na njihovo predhodno znanje o naravidelcev v posameznih agregatnih stanjih snovi ter prepoznavanju modelov molekul glicina in kisika na osnovi t-preizkusa neodvisnih vzorcev. Razlika med eksperimentalno (M = 4,0; SD = 1,12) in kontrolno (M = 4,7; SD= 0,91) skupino je statistično pomembna (t (176) = - 4,73, p < 0,001), kar pomeni, da imajo učenci kontrolne4

skupine več znanja o razporeditvi molekul vode v ledu, tekoči vodi in vodni pari ter bolje opišejo modelakisika in glicina kot učenci, vključeni v eksperimentalno skupino. Učenci obeh skupin niso bili izenačeni vpredhodnem znanju. Natančnejši opis reševanja nalog je podan v rezultatih, kjer je opisan drugi korakraziskave.Zbiranje in obdelava podatkovŠtudija sodi med akcijske raziskave. Pri zbiranju kvantitativnih podatkov so bili uporabljeni preizkusi znanja:(1) predpreizkus naravoslovnega znanja (PPZ); (2) preizkus znanja - atom (PZA); (3) preizkus znanja –kemijska vez (PZV) in (4) popreizkus naravoslovnega znanja (PoPZ).Pri zbiranju kvalitativnih podatkov so bili uporabljeni dnevniški zapisi učiteljev raziskovalcev.Potek raziskaveRaziskava sodi med akcijske raziskave, pri katerih raziskovalec (učitelj, ki vodi izobraževalni proces) izvajaraziskavo po zakonitostih, ki so značilne za akcijsko raziskovanje (Vogrinc, 2007). Poleg akcijske raziskave, kije potekala v eksperimentalnih skupinah, je v prvem (2. korak) in zadnjem (6. korak) delu raziskave, potekalaaplikacija dveh inštrumentov tudi v kontrolni skupini učencev. V kontrolni skupini učenci niso biliizpostavljeni spremenjeni strategiji poučevanja izbranih učnih vsebin, ampak so učne teme spoznavali tako,kot jih načrtuje Učni načrt za kemijo (Vrtačnik et al., 1998). Vrstni red jedrnih vsebinskih sklopov v Učnemnačrtu za kemijo je: Zgradba snovi, Kemijske reakcije, Atom in periodni sistem, Elementi v periodnemsistemu in Povezovanje delcev. V eksperimentalni skupini je bil spremenjen vrstni red poučevanja vsebin tako,da so učenci spoznali najprej vsebino Zgradba snovi, ki se je nadaljevala z vsebino Atom in periodni sistem inElementi v periodnem sistemu ter nato Povezovanje delcev. Jedrna vsebina Kemijske reakcije se jeobravnavala po vsebini Povezovanje delcev. To pomeni, da so se vse sorodne vsebine o zgradbi delcev inperiodnem sistemu poučevale strnjeno. Natančen opis poteka raziskave po korakih je opisan v rezultatihštudije. V eksperimentalni skupini so tri učiteljice po točno določenem in dogovorjenem načrtu izpeljale učneure, zasnovane glede na novo zaporedje učnih vsebin, v obsegu 16 ur.Vsi podatki, pridobljeni s preizkusi znanja, so bili vnešeni v ustrezno oblikovane računalniške datoteke vprogramu Excel for Windows in statistično obdelani v programskem paketu SPSS 11.0.0 for Windows,skladno s cilji študije. Opisna statistika (srednje vrednosti in mere razpršenosti) je bila uporabljena za določitevosnovnih parametrov uspeha reševanja nalog na ravni delcev. Za prikaz napak pri reševanju posameznih nalogso bile podane frekvenčne vrednosti v odstotkih. Za določitev razlik v uspehu pri reševanju nalog napreizkusih znanja je bil uporabljen t-preizkus. Za statistične preizkuse je bila določena statistična pomembnostna 5 % ravni tveganja. Podan je tudi pregled identificiranih napačnih ali nepopolnih razumevanj obravnavanihkemijskih pojmov. V primeru, da je več kot polovica učencev nalogo pravilno rešila, napake bolj natančnoniso predstavljene.REZULTATI Z RAZPRAVORezultati akcijske raziskave so podani po korakih tako, kot je raziskava potekala.1. korakV septembru 2006 je bil sklenjen dogovor, da se spremeni vrstni red obravnave učne vsebine pri predmetuKemija v osmem razredu osnovne šole. Jedrni vsebini »Zgradba atoma in periodni sistem« je bilo namenjeno6 ur poučevanja ter 2 uri utrjevanja znanja. Pred drugo jedrno vsebino Povezovanje delcev, smo na podlagianalize preverjanja rezultatov preverjanja znanja o zgradbi atoma namenili še 2 uri utrjevanja in odpravljanjanapačnih razumevanj. Drugi jedrni vsebini »Povezovanju delcev« je bilo prav tako namenjeno 3 urepoučevanja in 2 uri utrjevanja znanja. Pripravljena je bila pojmovna mapa izbranih kemijskih pojmov, ki jihbodo učenci spoznali med potekom akcijske raziskave (Shema 1).5

gradijoPERIODNI SISTEMSKUPINAPERIODArazvrščanjeELEMENToznačujesestavljaSIMBOLATOMgradiELEKTRONSKA OVOJNICAgradijoJEDROgradijoLUPINAPODLUPINAvsebujejoShema 1: Pojmovna mrežaobravnavanih pojmovizbranih vsebin vosnovni šoli.ELEKTRONPROTONenako številokotelektronovNEVTRONrazličnošteviloIZOTOPna zadnjilupiništevilo enih alidrugih določavsota določaVALENČNIELEKTRONVRSTNOŠTEVILOMASNOŠTEVILOprehod medatominastanekODDAJANJEnastaneKATIONKOVINESPREJEMANJEnastaneANIONNEKOVINEVEZNI ELEKTRONSKIPARnastaneskupno imeIONMOLEKULAgradijogradijoIONSKA SPOJINApovezujeIONSKA VEZ6SPOJINApovezujePOLARNAKOVALENTNA VEZELEMENTpovezujeNEPOLARNAKOVALENTNA VEZ

Na osnovi pojmovne mape je bil oblikovan osnovni načrt izvajanja raziskave, na osnovi katerega so nastalenatančnejše vsebinske učne priprave (Tabela 2).Tabela 2:Osnovni vsebinski načrt izvedbe raziskave z izvlečki učnih priprav posameznih ur.Učna ura1., 2. ura(Ponovitevučnih vsebin,pomembnihza obravnavoatoma.)3., 4. uraJedrnavsebinaZgradba snoviUčna tema Obravnavani pojmi Metode in oblike delaSnovi so iz delcev –atomi, molekuleAtom in molekula,ime in simbolelementa, formulespojin1. ura Zgradba atoma2. ura3., 4. uraZgradba atoma –elektronska ovojnicaZgradba atoma –preverjanje inutrjevanje5., 6. ura Periodni sistem7. uraZgradb atom in periodni sistemPeriodni sistem,skupine elementov ssorodnimi lastnostmisnov, masa, prostornina;atom, molekula; trdno,tekoče, plinasto agregatnostanje, urejenost delcev vagregatnih stanjih, taljenje,izparevanje, strjevanje,kondenzacija, sublimacijaatom, molekula, čistasnov, zmes, spojina,element, simbolielementov, kemijskeformule, modeli molekuldelci atoma, atom,atomsko jedro,elektronska ovojnica,protoni, nevtroni, masaatoma, elektroni, vrstno(atomsko) število, masnoštevilo, izotop, nevtralendelecelektron, elektronskaovojnica, lupina, energijskinivo, razporeditevelektronov, zunanji(valenčni) elektroni,zgradba elektronskeovojniceponovitev obravnavanihpojmovzgradba elektronskeovojnice, periodni sistemelementov, perioda,lupina, skupina, zunanjielektroni, zgradba atomain lastnosti elementov,kovine, nekovine,polkovinedemonstracijski eksperimenti (mešanjesirupa, vonjanje parfuma,razredčevanje črnila, raztapljanjekalijevega manganata(VII), razpadkalijevega manganata(VII), segrevanjekocke ledu, sublimacija joda)samostojno eksperimentalno delo(vonjanje in okušanje bombona), deloz učnimi gradivimultimedijska predstavitev (NASA), vkateri je podana primerjava velikostiobjektov od vesolja do atoma,samostojno delo s krogličnimi modeli,delo z učnimi gradividelo z učnimi gradivi, samostojnopripravljena elektronska prosojnica(zgodovina odkrivanja zgradbe atoma)s pomočjo svetovnega spletauporaba magnetov s katerimiposkušajo ugotavljati intenzitetoprivlaka med nasprotnimi poli, prikazanimacije z zgoščenko Polnjenje lupinz elektroni (založba Modrijan), okroglimagneti uporabljeni na magnetni tabli,delo z učnimi gradivi (učbenik, delovnizvezek)delo z učnimi gradivi (delovni zvezek,delovni list, zbirka nalog)igre vlog z učenci; ogled videokasete»Atomi in njihovi elektroni, I. del«,delo z učnim gradivom (učbenik,delovni zvezek)spoznavanje lastnosti kovin (baker,aluminij, železo, magnezij) in nekovin(jod, žveplo, rdeči fosfor, ogljik),demonstracijski eksperiment (reakcijanatrija in kalija z vodo)7

(Nadaljevanje tabele 2)8., 9. ura1. ura2., 3. ura4., 5. ura6. , 7. uraPovezovanje delcevZgradba atoma inperiodni sistem –utrjevanje inpreverjanjePovezovanje delcev –raznolikost snoviPovezovanje delcev –kovalentna vezPovezovanje delcev –utrjevanjePovezovanje delcev –utrjevanje inpreverjanjevsi obravnavani pojmi vdveh jedrnih sklopih, spoudarkom na drugemsklopukemijska vez, element,spojina; ion, zunanjelupine, kation, anion;kovine, nekovine; ionskavez, ionska spojina, ionskikristalkovalentna vez (polarna,nepolarna), enojna, dvojnain trojna kovalentna vez,skupni ali veznielektronski par, samski(nevezni) elektronski parvsi obravnavani pojmi vvseh treh jedrnih sklopih spoudarkom na pojmih,obravnavanih v zadnjemsklopuvsi obravnavani pojmi vvseh treh jedrnih sklopihpreverjanje znanja s testom znanja(PZA), ugotavljanje in odpravljanjenapačnih razumevanj in neznanja zučnimi gradividelo z učnimi gradivi, prikaz nastankaionov z okroglimi magneti namagnetni tabli; ogled animacijenastanka ionske vezi na zgoščenki;ogled videokasete »Izbrani kemijskiposkusi, I. del« (spajanje natrija inklora); animacija na zgoščenkiNastanek natrijevih in kloridnih ionovin vezi med njima;poskusi na zgoščenki Spajanjealuminija in broma, Spajanje železa inklora; uporaba magnetov zaponazoritev privlaka med nasprotnonabitimi delci;prikaz ionske vezi z okroglimidvobarvnimi magneti na magnetnitabli, ogled modela ionskega kristalanatrijevega klorida, samostojnopripravljene elektronske prosojnice zapovzetek učne teme in zapis v zvezekdemonstracijski eksperiment zaugotavljanje in primerjavo lastnostisnovi (topnost, taljenje,elektroprevodnost), ki jih gradijomolekule (sladkor) ali ioni (natrijevklorid); prikaz modela zgradbesaharoze; prikaz vezi, kjer si atomielektrone delijo, s primerom delitvedveh žogic za namizni tenis meddvema učencema; prikaz animacije nazgoščenki Nastanek kovalentne vezi vmolekuli vodika; delo z učbenikom;samostojno delo učencev - sestavljanjemodelov med dvema enakimaatomoma in preprostih molekulutrjevanje snovi (ustno, delovnizvezek, učni list, zbirka nalog),preverjanje znanja in razumevanja,odpravljanje napakpreverjanje znanja s testom znanja(PZV), odpravljanje napačnihrazumevanj in neznanja z učnimigradivi2. korakSestavljen je bil predpreizkus znanja (PPZ). Predpreizkus naravoslovnega znanja (PPZ) je tipa papir-svinčnik(Priloga 1). S PPZ je bilo ugotovljeno predhodno znanje osnovnih pojmov, povezanih s sestavo snovi inasociacije učencev na besedo atom. Preizkus znanja je obsegal tri naloge. Učenci so PPZ reševali v septembru2006. Podatki so bili vnešeni v Excelovo datoteko, njihova analiza pa je bila izvedena v programskem paketuSPSS.Rezultati predpreizkusa naravoslovnega znanja (PPZ)8

Pri prvi nalogi so morali učenci narisati agregatna stanja vode na submikroskopski ravni (Priloga 1). 15,6 %učencev eksperimentalne skupine je nalogo pravilno rešilo, nepopolno ali napačno je nalogo rešilo 83,2 %,naloge pa ni reševal en učenec. Tabela 2 prikazuje nekatere nepravilne opise risb učencev. Povzeti je mogoče,da veliko učencev prikaže makroskopske lastnosti agregatnih stanj vode, kako bi s pomočjo delcev prikazalidogajanje v snovi pa še ne vedo.Tabela 2: Neustrezne submikroskopske risbe agregatnih stanj vode.Agregatno stanje Neustrezni prikazi Št. prikazovSlika, ki prikazuje kocko ledu. 17LedRazporeditev delcev tako, da so razdalje med njimiprevelike.15Razporeditev delcev, ki prikazuje plinasto agregatnostanje.7Razporeditev delcev, neurejeno po celem prostoru. 20Tekoča vodaRazporeditev delcev, ki prikazuje delce v trdnemagregatnem stanju.16Narisana tekoča voda (iz pipe, v kozarcu, kapljica, …). 16Skodelica, iz katere je nakazano izhajanje pare. 12Vodni hlapi Razporeditev delcev, ki prikazuje preveliko urejenost innerazporejenost po celem prostoru.10Pri drugi nalogi so učenci zapisovali različne asociacije na besedo atom. Največ učencev (31,2 %) je zapisalodve asociaciji, pet ali več asociacij pa je navedlo 9,1 % učencev eksperimentalne skupine. Učenci sonajpogosteje zapisali asociacije, ki so navedene v tabeli 3. 15,6 % učencev ni zapisalo nobene asociacije nabesedo atom.Tabela 3: Asociacije učencev na besedo atom.AsociacijaŠt. odgovorovMolekula. 33Element. 23Najmanjši delec snovi. 22Atomska bomba. 19Delec snovi. 14Delec snovi/gradnik. 12Neviden očem. 11Čista snov. 10Spojine. 7Najdemo jih v vesolju, snoveh, živih bitjih, zraku. 6Kemija. 5Vse kar nas obdaja je iz atomov.; Agregatna stanja.2x3Kemične reakcije; Združevanje/povezovanje atomov; Zgradba; Na milijonemajhnih kroglic; Avtomat; Atomski vek.6x2Atomik harmonik; Atomska energija; Hirošima; Plini; Kamnina;Razmnoževanje atomov; Anatomski vzglavnik; Atomski organizmi;Avtonomija; Avtomatsko; Atomni delec; Atom je najmanjša celica; Atom jesestavljen iz celic; Atomi so sestavljeni iz različnih delov; Atom v bateriji;Atom kisika; Periodni sistem; Laboratorij; Atomografija; Zmesi.20x1Pri tretji nalogi so morali učenci primerjati dva fizična modela in sicer molekuli glicina in molekulo kisika(Slika 1). Med reševanjem naloge so si oba modela učenci ogledali v parih. Modela so morali opisati.9

abSlika 1: Fizična modela molekule kisika (a) in aminokisline 2-amino etanojske kisline – glicina (b).62,4 % učencev je ustrezno opisalo skupne lastnosti obeh delcev (npr. da jih gradijo podobne kroglice, da sopodobno med seboj povezane, …), ki jih predstavljata modela, ostali niso podali utemeljitev v povezavi z delcisnovi oz. odgovora niso zapisali . V tabeli 4 so navedeni njihovi odgovori.Tabela 4: Odgovori učencev na vprašanje: »Kaj imata modela skupnega?«.Vrsta odgovoraŠt. odgovorovRdečo kroglico, vezi. 16Oba sta sestavljena iz kroglic (atomov). 15Da so vsi atomi povezani. 10Oba sta iz istih snovi.; Obadva imata enaka atoma.; Da sta molekuli.3x3Oba sta spojini; Oba imata molekule; Tvorita neko snov; Oba elementasestavljata ena vrsta atoma; Atome; Da sta iz iste snovi (plastike) intemperaturo; Oba sta povezana; Oba sta v trdnem agregatnem stanju inpovezavo atomov; Imata iste vrste atomov; Snovi, rdeča barva; Eno barvo;16x1Oba sta modela atomov, zelo povečana, sta iz plastike; Predstavljata istosnov; Enaka oblika gradnikov; Sestavljena sta iz večih delcev, delci sopovezani z enakimi vezavami; Dve rdeči molekuli in vsak model ima vsepovezano.Podobno so učenci odgovarjali na drugo vprašanje, kjer so morali zapisati razlike med modeloma. Kotustreznih je bilo ovrednotenih 75,8 % učenčevih odgovorov. Tabela 5 podaja rezultate analize odgovorov.Tabela 5: Odgovori učencev na vprašanje: »V čem se modela razlikujeta?«.Vrsta odgovoraŠt. odgovorovRazlikujeta se po velikosti in barvi kroglic (atomov). 44V tem, da enega sestavlja več različnih elementov (atomov, kroglic). 13Po velikosti in številu gradnikov / atomov / kroglic; V obliki.2x5Prvi model je spojina, ker je sestavljen iz različnih atomov; Drugi model pa3je element, ker ga sestavljata 2 atoma z enakimi lastnostmi.Po atomih.; Prvi ima vse atome enake, drugi pa več različnih atomov.; Po3x2velikosti in barvi delcev.Eden je večji kot drug, eden je spojina; En model prikazuje čisto snov aliatoma, drug model pa spojino ali molekulo; Eden je spojina, drugi pa jemolekula; Po barvi, masi, dolžini, prostornini, velikosti; Po obliki, barvi,velikosti in sestavi delcev; Po številu delcev, njihovi vrsti, obliki, velikosti; Po 12x1velikosti, barvi in masi; Po velikosti in prostornini; Krogcih; Po številukroglic in sta drugače skupaj speta; Veliki model nima vseh enakih kroglic;Po belih, črnih in modrih delcih.10

Iz tabel 4 in 5 je mogoče povzeti, da veliko odgovorov še ne kaže popolnoma ustrezne uporabe kemijskihpojmov, ampak učenci uporabljajo makroskopske opise modela in ne pojmov kot so delec, atom, molekula,vez … kar je seveda pričakovati, saj se s temi pojmi formalno še niso srečali.Na vprašanje »Ali modela predstavljata isto snov?« pa je pravilno odgovorilo kar 78,1 % učencev. Učenci sotako na osnovi barve kroglic v modelih presodili, da ne predstavljata iste snovi, ostalih 21,9 % učencev pa še nisposobno na osnovi modela soditi ali model predstavlja delce iste oz. različnih snovi.Na osnovi rezultatov PPZ je bil korigiran načrt poučevanja učne teme »Zgradba snovi« in »Zgradba atoma inperiodni sistem«. To pomeni, da so bile pripravljene natančnejše učne priprave za posamezne ure, v katerih jebila upoštevana načrtovana strategija izpeljave obravnave učnih tem.3. korakPotekalo je poučevanje jedrnih vsebin »Zgradba snovi« in »Zgradba atoma in periodni sistem«. Medpoučevanjem učne vsebine je nastajal tudi dnevnik raziskovanja vsakega učitelja raziskovalca. V tabeli 6 sopodane najvažnejše ugotovitve učiteljev raziskovalcev, ki so bile pridobljene med potekom izobraževalnegaprocesa.Tabela 6: Ugotovitve učiteljev raziskovalcev, pridobljene iz njihovih dnevniških zapisov, nastalih v tretjemkoraku akcijske raziskave.StopnjepotekaraziskaveIzvlečki dnevniških zapisovKo so učenci podajali interpretacije, pri opazovanju demonstracijskih eksperimentov (sprememba agregatnega stanja)in ko so sklepali na gibanje delcev v posameznih agregatnih stanjih, so imeli nemalo težav pri opisovanju dogajanja, sajje pri tem potrebno natančno izrazoslovje (npr. stopi namesto tali). Težko opišejo dejansko stanje, torej dejanskovideno, saj spregledajo npr., pri vodi v tekočem agregatnem stanju gladino, ker se jim zdi to samo po sebi umevno.Učenci mislijo, da morajo biti odgovori abstraktni, zato pogosto v svojih mislih skonstruirajo ugotovitve, ki pa so brezpomena.Te ugotovitve smo upoštevali pri načrtovanju naslednjih učnih ur, saj smo te pojme, povezane z Zgradbo snovi, ki sobili obravnavani v 7. razredu pri Naravoslovju, še enkrat ponovili in utrdili.Pri opredelitvi velikosti atoma so bili učenci zelo presenečeni nad samimi številkami, ki so opredeljevale povprečnevelikosti atomov in so z velikim zanimanjem spremljali primerjave v razmerjih velikosti atoma z drugimi predmeti.3. korakUčenci so z zanimanjem spremljali razlago in so dobro sodelovali pri branju podatkov iz periodnega sistema. Zelo sobili presenečeni, koliko podatkov lahko razberejo iz periodnega sistema in da so elementi v njem razvrščeni podoločenih zakonitostih. Seveda jih je obenem zanimalo, kaj pomenijo še preostale številke, navedene v periodnemsistemu pri posameznem elementu. Odgovorili smo jim, da bodo izvedeli vse ob svojem času. Na ta način smo šedodatno spodbudili njihovo zanimanje. Z velikim zanimanjem so poslušali tudi razlago o izotopih, njihovi uporabnostiter vprašanja povezali z jedrsko energijo in reaktorji ter atomsko bombo.Učenci si večinoma težko predstavljajo elektronsko ovojnico kot prostor, kjer so elektroni z različno energijo(energijski nivoji). Pojavljala so se tudi vprašanja, zakaj sta v prvi lupini lahko največ 2 elektrona, v drugi 8, in kako to,da to pravilo res velja za vse atome. Zmoti jih tudi razporeditev elektronov pri kaliju in kalciju, ker imata oba v tretjilupini le po 8 elektronov in zakaj jih nimata v tretji 9 oziroma 10, če pravilo pravi, da je v tretji lupini lahko 18elektronov. Obravnava zgradbe atoma na splošno predstavlja za njih zelo abstraktno raven.Sicer pa so pravilo razporejanja elektronov po lupinah dokaj hitro usvojili, vendar se ga naučijo velikokrat na pamet.Ko so si ogledali polnjenje lupin s pomočjo animacije na zgoščenki, so učenci vsebino bolje razumeli, vendar je vseenota vsebina zanje pogosto prezahtevna.Kot primer, da imajo elementi v isti skupini podobne kemijske lastnosti, prikažemo demonstracijski eksperimentprimerjave reaktivnosti elementov I. skupine – reakcija natrija in kalija z vodo. Sledi pogovor o njihovih opažanjih.Samostojnega sklepanja iz opaženega, da imata elementa glede na to, da sta v isti skupini tudi podobne kemijskelastnosti, pri učencih nismo zasledili vse dotlej, dokler jim nismo tudi povedali namena teh eksperimentov.11

Na koncu tretjega koraka je bil sestavljen prvi vmesni preizkus znanja - atom (PZA). PZA je tipa papirsvinčnik(Priloga 2). S PZA je bilo ugotovljeno znanje učencev eksperimentalne skupine takoj po koncuobravnave učne teme o zgradbi atoma in uporabi periodnega sistema pri tem. Preizkus znanja je obsegal desetnalog. Specifikacijska tabela (Tabela 7) kaže natančnejšo strukturo PZA.Tabela 7: Specifikacijska tabela preizkusa znanja vsebinskega področja »Periodni sistem in zgradbaatoma« (PZA).Številka naloge Pojmi Tip naloge Točk1. atom, element, spojina, formula o 12. spajanje, element, spojina, formula o 2*3. simbol, vrstno število, število protonov, število elektronov, skupina, perioda, lupina o 4*4. razporeditev elektronov, simbol, lupina o 1,5*5. porazdelitev elektronov, lupina, atom, simbol, perioda, skupina o,u 6*6. model, snov, delci snovi, zmes, element, spojina i 2,5*7. atom, element, formula, spojina u 2*8. atom, skupina, periodni sistem, elektron, element, lupina i 19. nevtron, proton, naboj i 110. molekula, atom, zmes, ion, spojina i 1Σ 22Legenda: i - izbirni tip naloge; o – odprti tip naloge, dopolnjevanje; u – utemeljitev odgovora* - glede na več delov naloge, je bilo pri posamezni nalogi dodeljeno različno število točk4. korakPo zaključenih šestih urah predstavitve vsebine in preverjanju znanja je bil apliciran PZA. Testiranje učencevje bilo izvedeno konec novembra 2007. Sledila je njegova analiza in na osnovi podatkov, pridobljenih pri tem,se je bil oblikovan načrt poučevanja učne teme »Povezovanje delcev« za naslednje 3 ure.Rezultati preizkusa znanja - atom (PZA)Globalni rezultat na preizkusu znanja kaže, da so učenci v povprečju pridobili zadovoljivo znanjeobravnavanih učnih vsebin.V povprečju so dosegli učenci na PZA 66,5 % (SD = 19,4 %), kar znaša 14,6 (SD = 4,26) vseh točk (odskupno 22 točk). Maksimalno so učenci dosegli 21,5 točk, kar predstavlja 97,7 % vseh točk, minimalno pa le 1točko. Koeficienta asimetrije (-0,707) in sploščenosti (0,347) kažeta, da so podatki normalno distribuirani(vrednosti med -1 in +1), zato je tudi nadaljnja analiza mogoča brez predhodne normalizacije podatkov.Pri prvi nalogi so imeli učenci podano število posameznih atomov v molekuli dušikove(V) kisline. Na osnoviteh podatkov so morali učenci le zapisati pravilno formulo spojine. Pravilno je nalogo rešilo 67,1 % učencev,napačno ali naloge ni reševalo pa 32,9 % testirancev. Povzeti je mogoče, da osnovne zakonitosti pisanjaformul večatomnih spojin razume več kot dve tretjini učencev eksperimentalne skupine. Glede na to, da je toosnova simbolnega kemijskega jezika, pa je bilo potrebno pred uvedbo nove jedrne vsebine »Povezovanjedelcev« vsebino ponoviti in utrditi, da so tudi tisti učenci, ki niso dosegli zadovoljive ravni znanja simbolnegakemijskega jezika dosegli ta cilj.Pri drugi nalogi so morali učenci podati skupno ime za binarne spojine elementov s kisikom in poimenovatispojino s podano formulo (KBr). Nalogo je uspešno rešilo 45,1 % učencev, delno 35,4 %, 19,5 % pa naloge nireševalo.56,1 % učencev je pravilno zapisalo ime - oksidi, kalijev bromid pa je pravilno poimenovalo 69,5 %.V prvem delu naloge so učenci namesto oksidi zapisali tudi druge pojme, npr. molekule (5x), plini (3x), poenkrat pa še: kisikovi ioni, kisikove spojine, oksidanti, dioksidi, izotopi, spojine, anioni in atomi.V drugem delu naloge so se poleg imena kalijev bromid pojavila tudi imena, kot so: kalijev brom (3x), kalcijevbromid (2x), kalijev bromit (2x), ter po enkrat še kalijev permanganat, kalijev berilij, kalijev borit, kalij brom,kalcijev brom, kalijev berilij in kalijoborovgon.12

Iz rezultatov je mogoče sklepati, da učenci lažje prevedejo simbolni zapis v ime spojine, kot se naučijo imenaskupin spojin, čeprav so pojem oksidi srečali že pri predmetu Naravoslovje v 7. razredu. Glede na rezultateanalize napak je bilo potrebno pred obravnavo naslednje jedrne vsebine ponoviti in poudariti simboleelementov glavnih skupin periodnega sistema in njihova imena ter poudariti pomen končnic v imenih soli (-id– končnica nekovinskega atoma v imenu binarne spojine).Pri tretji nalogi so morali učenci uporabiti periodni sistem kot vir podatkov, da so lahko za element aluminijizpolnili sedem postavk. Naloge ni reševal le en učenec, 59,8 % učencev pa je nalogo pravilno rešilo.V tabeli 8 ni zaporedje podnalog takšno kot je v preizkusu znanja (Priloga 1), ampak je zaporedje nalogpodano po padajočem uspehu testirancev pri posamezni podnalogi.Tabela 8: Uspešnost reševanja posameznih delov naloge.Podnaloge Pravilno [%] Napačno ali ni odgovora [%]Simbol elementa. 98,8 1,2Število elektronov na zunanji lupini atoma. 91,5 8,5Vrstno število. 89,0 11,0Skupina periodnega sistema, v kateri je element. 89,0 11,0Perioda periodnega sistema, v kateri je element. 86,6 13,4Porazdelitev elektronov v atomu po lupinah. 84,1 15,9Število elektronov. 80,5 19,5Število protonov. 76,8 23,2Povzeti je mogoče, da imajo učenci najmanj težav pri zapisu simbola aluminija, saj njegov simbol izhaja tudi vslovenskem jeziku iz začetnic imena elementa, poleg tega pa je aluminij znan element, in se pogosto uporablja.Največ napak so učenci storili pri določanju števila protonov v atomu, saj tega podatka neposredno speriodnega sistema ni mogoče razbrati, ampak je potrebno najprej iz relativne atomske mase sklepati namasno število in nato odšteti od njega vrstno število. Miselna operacija je nekoliko zahtevnejša, zato so pritem imeli učenci največ težav. Skupni rezultat te naloge kaže, da so učenci dokaj vešči pri uporabi periodnegasistema kot vira informacij, predvsem pri enostavnejših dejavnostih, ko le prepoznavajo podatke.Z analizo napak, ki so jih učenci naredili, je mogoče povzeti, da so najpogosteje pri določevanju vrstnegaštevila to število zamenjali z masnim številom, ki je za aluminij 27 (7x). En učenec pa je napisal, da je vrstnoštevilo aluminija 14. Podobno so napačno pripisali masnemu številu vlogo, da določa število protonov (10x)ali število elektronov (9x). Sedem učencev je menilo, da ima atom aluminija v jedru 14 protonov, torej soštevilo protonov izračunali tako, kot da bi izračunali število nevtronov. Podobno sta dva učenca izračunalaštevilo elektronov. Trije so navedli, da določa število skupine, v kateri je element bodisi število protonov (1x)ali število vseh elektronov (2x). En učenec je določil, da ima atom aluminija 40 elektronov.Vzrok je verjetno tudi v tem, da se periodni sistemi razlikujejo v načinu podajanja vrstnega in masnega števila,to je zgoraj ali spodaj. Učenci žal že iz besede vrstno število ne znajo sklepati, kaj to število pomeni, ne gledena to, da se periodni sistem, ki ga imajo na voljo razlikuje od tistega, ki ga redno uporabljajo. Istočasno pa neznajo uporabljati legende, ki opredeljuje, kaj posamezne številke v periodnem sistemu opredeljujejo.Učenci z določanjem skupine, v kateri je element v periodnem sistemu, niso imeli velikih težav. V petihprimerih so zapisali, najverjetneje zaradi površnosti naslednje napake: 14 nº, 13, 27, V. in IV. Podobne napakeje mogoče zaslediti pri določanju periode, v kateri je element aluminij. Kar šest učencev je zapisalo, da je vdrugi periodi, kar pomeni, da kot prvo periodo ne štejejo vodika in helija, čeprav so na periodnem sistemu, kiso ga imeli za reševanje nalog, zapisane številke period. Dva učenca sta navedla, da sodi v 13. periodo, topomeni, da so periodo periodnega sistema zamenjali z vrstnim številom.Z določanjem števila valenčnih elektronov učenci niso imeli večjih težav. Po en učenec je zapisal, da ima atomaluminija 5, 14 oz. 17 valenčnih elektronov.Nekoliko več težav povzroča učencem razporeditev elektronov po lupinah atoma aluminija. Zapisali sonaslednje razporeditve: 2,8,17 (4x), 3 (2x), 2,8,4 (1x), 2,8,7 (1x) in 2,8,8,8,3 (1x).13

Pri četrti nalogi so morali učenci pripisati shemam razporeditve elektronov v atomu simbol elementa tegaatoma. Prepoznati so torej morali razporeditev elektronov po lupinah, prešteti vse elektrone in na osnovi tegadoločiti, atom katerega elementa ima določeno vrstno število.Vse tri elemente je pravilno določilo 73,2 % učencev, dva 14,6 % in le enega en učenec. 11 % učencev nipravilno določilo niti enega elementa oz. naloge niso reševali. To pomeni, da so učenci dokaj uspešni priprepoznavanju modelov zgradbe atoma in vedo kaj določeni elementi v takih modelih pomenijo (pike zaelektrone, različno obarvani pasovi za lupine, pika na sredini modela za jedro).Tabela 9: Uspeh pri določanju posameznih modelov atomov.Model Pravilno [%] Napačno ali ni odgovora [%]Atom natrija 82,9 17,1Atom kisika 80,5 19,5Atom žvepla 86,6 13,4Rezultati (Tabela 9) kažejo, da pravilno prepozna element, podan z modelom zgradbe njegovega atoma, okoli80 % učencev. Uspeh je dober, ker se tovrstni modeli pojavljajo v vseh osnovnošolskih učbenikih in zato jihučitelji pogosto uporabljajo kot ustrezen didaktični pripomoček za nazorno prestavitev zgradbe atoma naosnovnošolski ravni.Pri peti nalogi so morali učenci določiti simbol elementa na osnovi razporeditve elektronov po lupinah vnjegovem atomu ter ugotoviti, katera elementa se nahajata v isti skupini in isti periodi. Učenci so morali tudinavesti na osnovi česa so določili skupino in periodno posameznega elementa.V celoti je nalogo pravilno rešila skoraj polovica testirancev (47,6 %). Trije učenci so nalogo rešili popolnomanapačno ali pa je sploh niso reševali, 48,7 % testirancev pa je nalogo rešilo nepopolno.Tabela 10: Uspeh pri določanju razporeditve elektronov za posamezne atome.Model Pravilno [%] Napačno ali ni odgovora [%]A; atom berilija 95,1 4,9B; atom natrija 95,1 4,9C; atom fosforja 92,7 7,3D; atom kalcija 92,7 7,3Iz rezultatov, podanih v tabeli 10, je mogoče sklepati, da številčni prikaz razporeditve elektronov po lupinah vatomu predstavlja, v primerjavi s modelnimi predstavitvami (4. naloga), učencem manj težav. Nekoliko slabširezultat je mogoče zaslediti le pri atomih z več elektroni.Pri določanju, katera elementa se nahajata v isti periodi oz. skupini periodnega sistema, so bili učenci nekolikouspešnejši pri določanju, katera elementa sta v isti periodi (87,8 % pravilnih odgovorov). Pri določanju, da staberilij in kalcij v isti skupini, pa je bilo uspešnih 84,1 % testirancev. Ostali učenci pri obeh delih naloge nisobili uspešni. Več težav so imeli učenci pri utemeljitvah izbora parov elementov, ki sodijo bodisi v isto skupino,bodisi v isto periodo periodnega sistema. Le nekaj več kot polovica učencev (57,3 %) je ustrezno utemeljilo,da natrij in fosfor sodita v isto periodo periodnega sistema zato, ker imata enako število lupin. Ostali (42,7 %)niso podali odgovora ali pa je bil napačen. Še slabši uspeh (le 54,9 % pravilnih odgovorov) so učenci doseglipri utemeljitvi uvrstitve berilija in kalcija v isto skupino periodnega sistema na osnovi števila valenčnihelektronov. Utemeljitve odgovorov predstavljajo učencem težave. Svojih odločitev ne zanjo argumentirati insmiselno zapisati, ker so največkrat vajeni le nalog izbirnega tipa ali takih, kjer naloge ni potrebno rešiti naosnovi esejskih odgovorov. Zaključiti je mogoče, da so učenci manj uspešni pri uporabi tistih podatkov vperiodnem sistemu, ki niso neposredno zapisani poleg vsakega simbola elementa, ampak izhajajo izinterpretacije podatkov v periodnem sistemu. Za to je potrebno širše znanje, npr. poznati je potrebno pomenštevilke periode, da lahko to znanje uporabiš pri reševanju naloge.Glede na to, da je bil prvi del naloge (izpolnjevanje tabele) za učence dokaj nezahteven, so storili tudi malonapak, zato tu posebej niso predstavljene. Več napačnih odgovorov je bilo zabeleženih pri uporabi podatkov14

tabele. Na vprašanje, katera dva elementa sta v isti periodi, so učenci odgovorili A in D (2x), ter po enkrat Bein Cu, natrij in klor, Na in As ter Ne in P. Napake kažejo, da so napačno uvrstili pare elementov v isto periodotisti učenci, ki tudi niso pravilno določili elementa na osnovi razporeditve elektronov po lupinah atoma.Napačne utemeljitve učencev (Tabela 11) na osnovi česa so se odločili, kateri pari elementov sodijo v istoperiodo pa kažejo na to, da učenci ne znajo utemeljiti neke rešitve naloge, ampak enostavno le zapišejo nekosplošno trditev ali ponovijo vprašanje v obliki odgovora.Tabela 11: Utemeljitve učencev o razvrščanju elementov v isto periodo.UtemeljitevfNa osnovi periodnega sistema. 9Šel sem po periodi; Ker sta v isti periodi (vrsti). 6Ker sta obadva elementa 3. periode (imata enako št. zunanjih elektronov). 3Ker se nahajata v isti vrstici. 2Ker sta vodoravno drug od drugega; Elektronov v zadnji lupini; Po elektronskikonfiguraciji; Ba ima manj lupin kot P; Pogledala sem navpično navzdol, kjer piše 5x1perioda.Manj napak so storili učenci pri razvrščanju elementov v isto skupino periodnega sistema. Trije učenci souvrstili v isto skupino periodnega sistema natrij in fosfor, berilij in natrij oz. natrij in kalcij.Tabela 12: Utemeljitve učencev o razvrščanju elementov v isto skupino.UtemeljitevfŠel sem po skupini. 7Na osnovi periodnega sistema. 6Ker sta eden pod drugim sta v istem stolpcu. 2Zaradi napisane porazdelitve elektronov po lupinah; Obadva imata enako št. lupin;Ker imata različno št. lupin; Be ima manj lupin kot Ca; Na osnovi periodnegasistema in na osnovi elektronov oz. lupin; Oba sta v drugi skupini; Pogledala sem8x1vodoravno, kjer piše skupina; Ker imata zadnjo številko enako.Napačne utemeljitve uvrščanja elementov iz tabele v isto skupino periodnega sistema so navedene v tabeli 12.Zaključki o utemeljitvah so podobni kot pri prejšnjem delu naloge.Šesto nalogo je v celoti pravilno rešilo 23,3 % učencev, 76,7 % učencev pa naloge ni pravilno rešilo oz. je nisorešili v celoti.A B C Č D ESlika 2: Submikropredstavitve, med katerimi so izbirali učenci pri reševanju šeste naloge.Pravilno je shemo B pripisalo zmesi plinov 41,5 % učencev, več kot polovica vseh testirancev (58,5 %) pa jenapačno določila sheme, ki predstavljajo zmes različnih plinov. Da shema D predstavlja trdno snov, jepravilno sklepalo kar 85,4 % učencev. Večjo težavo je skoraj vsem učencem (98,8 % nepravilnih odgovorov)predstavljalo prepoznavanje shem, ki predstavljajo submikropredstavitev elementa. Le en učenec je pravilnodoločil, da so elementi ponazorjeni na treh shemah, A, D in E. Podobno kot zmes plinov je manj kot polovicatestirancev (47,6 %) pravilno ugotovila, da spojino predstavlja shema Č. Še manj, le 39 % učencev pa je shemiC pripisala, da predstavlja zmes elementa in spojine.15

Povzeti je mogoče, da najmanj težav povzroča učencem določanje tistih submikropredstavitev, pri katerih jepotrebno določiti le eno spremenljivko (npr. trdno snov). V primeru, da je potrebno določiti dvespremenljivki (npr. zmes in plinasto agregatno stanje ali zmes ter določiti element ali spojino) ima okoli dvetretjini učencev težave, največ težav pa imajo učenci pri nalogah, kjer je potrebno eni trditvi pripisati večrešitev, kot je recimo v tem primeru bilo potrebno določiti, da tri sheme predstavljajo element in ne le ena.Analiza napak, ki so jih testiranci naredili pri reševanju prvega dela naloge (shema ponazarja zmes plinov)kaže, da je kar 31,7 % učencev pripisalo zmes elementa in spojine v tekočem agregatnem stanju (Shema C)zmesi plinov. To kaže na dejstvo, da učenci ne ločijo med predstavitvami tekočega in plinastega agregatnegastanja na ravni delcev. Pri ponavljanju vsebine pred vpeljavo nove učne teme kaže razlike med agregatnimistanji ponovno poudariti. Druge napake so se pojavile v manjšem obsegu in sicer: A (7x), Č (5x), D (2x), B inE (1x), B in C (1x) ter E in Č (1x).K trditvi, da shema ponazarja trdno snov, so učenci pripisali različne submikropredstavitve. To so: A (3x), C(3x), D in C (2x), E (1x) in Č (1x).Analiza odgovorov učencev pri določanju, katera shema ponazarja element kažejo, da so bili najpogostejeodgovori nepopolni, torej niso vseh submikropredstavitev povezali z elementom. Kar 48,8 % učencev je leshemo A povezalo z elementom, 26,8 % le shemo E, 7,3 % pa obe (A in E) submikropredstavitvi oz.nepravilno submikropredstavitev B (zmes dveh elementov). Le shemo, kjer je element prikazan v trdnemagregatnem stanju na ravni delcev, so nepravilno izbrali trije učenci, shemo C pa en učenec.13 učencev (15,9 %) je za spojino identificiralo submikropredstavitev molekule elementa ter po 9 učencevzmes dveh enoatomnih elementov oz. zmes elementa in spojine v tekočem agregatnem stanju. Ostale napakeso se pojavile manjkrat, in sicer: D (2x), A (2x), Č in C (1x), B in Č (1x) ter E in Č (1x). Povzeti je mogoče, daveč kot 15 % učencev ne loči med spojino in molekulo elementa.28 % učencev je menilo, da submikropredstavitev Č (spojina v plinastem agregatnem stanju) ponazarja zmeselementa in spojine, 18,3 % testirancev pa je menilo, da zmes elementa in spojine predstavljasubmikropredstavitev zmesi dveh enoatomnih elementov. Ostale napake so se pojavile v manjšem številu: E(4x) B in E (2x) Č in E (1x), A (1x) ter C (1x).Pri sedmi nalogi so morali učenci najprej identificirati, iz katerih elementov je sestavljena spojina s formulo PI 3in v drugem delu naloge, koliko atomov posameznih elementov je povezanih v molekulo te spojine (Priloga2). Nalogo je v celoti pravilno rešilo 43,9 % učencev, 35,4 % testirancev pa je nalogo v celoti napačno rešilooz. je niso reševali. Glede na to, da naloga preverja najosnovnejše pojme simbolnega kemijskega jezika, je slabuspeh učencev zaskrbljujoč in zato je potrebno pred uvedbo jedrne vsebine »Povezovanje delcev« pomenformul spojin natančneje ponoviti z vsemi učenci.Da fosfor in jod sestavljata spojino je pravilno določilo 63,4 % učencev, več težav pa so imeli učenci pridoločanju, koliko atomov sestavlja molekulo te spojine. Pravilno je drugi del naloge tako rešilo le 43,9 %.Analiza napačnih odgovorov kaže, da učenci bodisi ne poznajo simbolov elementov ali jih napačnopoimenujejo. Tako je mogoče zaslediti različne kombinacije elementov; tako so se po dvakrat pojavile napakekot recimo: iz fosforja in jodida, iz dušika in joda, iz žvepla in joda, iz joda in brez odgovora, P in I, 1 atom brezodgovora ter 3 atomov joda. Po enkrat so se pojavile naslednje napake: iz 3 atomov plutonija, fosforja in brezodgovora, sulfid in trijodida, iz P in joda, iz perilija in joda, iz PI-jev, klora ter fosfor tri jodit. Iz teh odgovorovje mogoče ugotoviti, da se učenci slabo izražajoNapake v drugem delu naloge kažejo predvsem na površnost pri pisanju odgovorov. Učenci so največkrat lenapisali skupno število atomov v molekuli, in ne koliko je posameznih atomov, ali pa so napačno poimenovaliatome. Najpogostejše napake so: 3 (8x), en atom P in trije atomi I (3x), 2 (3x), 4 (3x), 68 (2x), iz 1 atomafosforja in 3 atomov jodida (2x), ter po enkrat 3 atomi joda, en atom dušika in trije atomi joda, en atom P intrije atomi joda, 3 atomi posameznih elementov, 1 atom perilija in 3 atomi joda, 1 atom F in 2 atoma, en atomžvepla in trije atomi joda, od vsakega po trije, 15 fosforja in 53 joda, 120 ter zapisana razporeditev elektronov2,8,5,8,8,7.Osma naloga je bila izbirnega tipa, učenci so morali izbrati ugotovitev, ki velja za atome elementov isteskupine periodnega sistema. Pravilen odgovor (v atomih elementov je različno število elektronov) je izbralomanj kot polovica učencev (46,3 %). Ostali so izbrali napačne odgovore ali kombinacije več odgovorov.16

Pojavile so se naslednje napake, ko so učenci izbrali le en odgovor: D - atomi elementov imajo enako številolupin, zapolnjenih z elektroni (20 x), C - atomi elementov imajo enako število protonov (10 x) ter B - številozunanjih elektronov je v atomih elementov različno (3x). Testiranci pa so izbrali tudi kombinacije dvehodgovorov: A in B (3x), B in D (2x), A in C (1x) in C in D (1x).Povzeti je mogoče, da največ učencev napačno meni, da imajo vsi atomi v isti skupini periodnega sistemazapolnjenih enako število lupin, kar povezujejo z enakim številom valenčnih elektronov. Pred obravnavopovezovanja delcev je potrebno ponovno poudariti razliko med številom lupin in številom valenčnihelektronov, ker so ravno valenčni elektroni tisti, ki so pomembni za nastanek kemijske vezi.Deveta naloga je prav tako izbirnega tipa z enim pravilnim odgovorom. Učenci so morali izbrati tisto trditev,ki je pravilna za atome istega elementa, torej da je v atomih istega elementa lahko različno število nevtronov.Pravilno trditev je izbralo le nekaj več kot tretjina testirancev (36,6 %), ostali (63,4 %) naloge niso pravilnorešili. Podobno kot pri prejšnji nalogi so tudi pri tej največkrat učenci izbrali en napačen odgovor, nekateri patudi dva ali celo tri. To lahko kaže na njihovo površnost pri reševanju, saj so jih učitelji opozorili, da je moženle en odgovor. Najpogostejše napake so: C - atomi elementov imajo lahko negativen ali pozitiven naboj (16x),B - število elektronov in protonov je v atomih lahko različno (9x) in D - razporeditev protonov po lupinahimenujemo tudi elektronska konfiguracija (9x). Učenci pa so obkrožili tudi več odgovorov, bodisi tudi pravilenodgovor in enega napačnega ali oba napačna. Napake so: A in C (4x), A in D (2x), B in C (2x), B in D (1x) terA, B in C (1x).Analiza napak kaže, da je potrebno pred uvedbo učne vsebine o kemijski vezi poudariti, da so atomi nevtralnidelci in iz njih lahko nastanejo ioni, ki so nabiti delci. Pomembno je tudi, da se ponovno poudari, da je natomogoče iz zgradbe atoma sklepati na nastanek ionov elementov in na povezovanje atomov v molekule.Ker je bilo pri obravnavi pojmov Zgradba atoma in periodni sistem pri nekaterih učencih nekaj težav, so bili vizhodišču obravnavanja pojmov, povezanih z jedrno vsebino »Povezovanje delcev«, vsi pojmi iz predhodnihučnih sklopov ponovljeni.5. korakV tem koraku je potekalo poučevanje jedrne vsebine »Povezovanje delcev« v obsegu treh šolskih ur. Medpoučevanjem učne vsebine je nastajal tudi dnevnik raziskovanja. Po zaključeni učni temi »Povezovanje delcev«je bil sestavljen drugi vmesni preizkus znanja (PZV). Pripravljeni so bili tudi končni dnevnikiški zapisi, kjer sobile zabeležene glavne značilnosti poteka raziskave.V tabeli 13 so podane najpomembnejše ugotovitve učiteljev raziskovalcev med potekom izobraževalnegaprocesa.Tabela 13: Ugotovitve učiteljev raziskovalcev, pridobljene iz njihovih dnevniških zapisov, nastalih v petemkoraku akcijske raziskave.Stopnjepotekaraziskave5. korakIzvlečki dnevniških zapisovZanimiva so bila vprašanja, ki so jih učenci postavili ob razlagi o stabilni zgradbi atomov in ionov: »Zakaj predstavljastabilno zgradbo ravno 8 elektronov v zadnji lupini, zakaj ne več ali manj in kako to da je za vse atome ta številkaenaka?Kako elektroni, ki jih atom določenega elementa odda najdejo atom, ki te elektrone potrebuje?«Tekom obravnave kovalentne vezi, ko smo učence usmerjali k odgovorom na vprašanja, povezana s tvorbo veznihelektronskih parov pri posameznih primerih, so se učenci kot skupina relativno dobro odzivali. Ko pa so moralidoločene primere rešiti kot posamezniki, so se pokazale določene težave. Največkrat so pri kovalentnih vezeh omenjalioddajanje in sprejemanje elektronov in uvrstitev vodika med kovine. To so bile najpogostejše napake.Preizkus znanja »Povezovanje delcev« (PZV)17

Drugi preizkus znanja po končani obravnavi učne teme »Povezovanje delcev« (PZV) je prav tako tipapapir-svinčnik (Priloga 3). S PZV je bilo ugotovljeno znanje učencev eksperimentalne skupine takoj po koncuobravnave učne teme o kemijski vezi. Preizkus znanja je obsegal deset nalog. Specifikacijska tabela (Tabela 14)pa kaže natančnejšo strukturo PZV.Tabela 14:Specifikacijska tabela preverjanja znanja vsebinskega področja »Povezovanje delcev«(PZV).ŠtevilkanalogePojmi Tip naloge Točk1. Ion, kation, anion, ionska vez. o 22. Ion, kation, anion, ionska vez. o 43. Elektron, proton, ion. o 34. Simbol, anion, kation. o 35. Ionska vez, ionski kristal, polarna, nepolarna molekula, polarna in nepolarna topila. u 26. Kovalentna vez, atom, elektronski par. i 17. Simbol, element, valenčni elektron, vezni in nevezni elektronski par. o 28. Vrste kemijskih vezi, gradniki snovi. o 69. Formula, valenčni elektron, pravilo okteta, vezni in nevezni pari, kovalentna vez. I, o, u 910. Element, razpored elektronov v atomu, ion, naboj iona. o, u 5Σ 37Legenda: i - izbirni tip naloge; o – odprti tip naloge, dopolnjevanje; u – utemeljitev odgovora6. korakPZV je bil apliciran na vzorcu testirancev in evalviran. Testiranje učencev je potekalo v februarju 2007. Sledilaje analiza in na osnovi podatkov, pridobljenih pri tem, se je oblikoval načrt dodatnega ponavljanja znanja obehjedrnih vsebin ter zasnoval končni preizkus znanja.Rezultati preizkusa znanja – kemijska vez (PZV)Globalni rezultat na preizkusu znanja kaže, da so učenci v povprečju pridobili zadovoljivo znanjeobravnavanih učnih vsebin.V povprečju so učenci pri reševanju PZV dosegli manjše število točk, kot pri reševanju PZA, le 54,2 % (SD =23,4 %) vseh točk (od skupno 37 točk). Večjo razpršenost podatkov kaže tudi večji standardni odklon (8,67)od aritmetične sredine doseženih točk na PZA (20,0). Učenci so dosegli maksimalno 35 točk in minimalno 1točko. Koeficienta asimetrije (-0,095) in sploščenosti (-0,909) kažeta, da so podatki normalno distribuirani(vrednosti med -1 in +1), zato je tudi nadaljnja analiza mogoča brez predhodne normalizacije podatkov.Pri prvi nalogi so učenci imeli zapisano formulo spojine kalcijevega klorida - CaCl 2. Na osnovi tega podatka somorali zapisati ime spojine in osnovne delce, ki to spojino sestavljajo. Nalogo je popolnoma pravilno rešilo14,9 % učencev, delno pravilno 67,8 % učencev in napačno ali pa naloge ni reševalo 17,2 % učencev.79,3 % učencev je pravilno poimenovalo spojino kalcijevega klorida in 18,4 % učencev je pravilno določilo, daso ioni osnovni delci v tej spojini.V prvem delu naloge, kjer je bilo potrebno zapisati ime spojine, so učenci navedli naslednja napačnapoimenovanja spojine: kalijev diklorid (4x), kalijev klorid (3x), kovalentna vez (2x), ionska spojina (2x), ionskavez, kalcijev klarid, kalcijev disulfat in kalcijev diklorid 2.V drugem delu naloge, pa so namesto ionov navedli različne odgovore podani v tabeli 15.18

Tabela 15: Napačni zapisi imen delcev, ki sestavljajo kalcijev klorid.Napačni zapisi učencevfkalcij in 2 atoma klora 20kalcij in klor 12molekule 5atomi 4kalij, klorid 31 atom kalija in 2 atoma klora 31 atom kalcija in 2 atoma klorida 3kalij in dva klora 3atom kalcija in kloridov ion; kalcij in 2atoma; kalcij in 2 klora; Ca, Cl 2; ionski5x1Povzamemo lahko, da pri tej nalogi učenci niso sklepali na zgradbo spojine in njenih osnovnih delcev, ampakso samo identificirali in poimenovali elemente, iz katerih je sestavljena spojina, pri tem, ko so prepoznalisimbole v formuli spojine. Ugotoviti je tudi mogoče, da učenci ne razlikujejo med makro in submikroravnjokemijskih pojmov. Glede na rezultate analize napak je bilo potrebno pri nadaljnjih urah utrjevanja ponoviti ins tem utrditi znanje osnovnih gradnikov snovi in jih pri tem opozoriti na razliko med elementom v spojini indelci, ki spojino sestavljajo.Pri drugi nalogi so imeli učenci podani dve kovini (litij, magnezij) in dve nekovini (jod, kisik). Zapisati somorali ionske spojine, ki nastanejo, če navedene kovine in nekovine med seboj reagirajo. Nalogo je v celotipravilno rešilo 43,7 % učencev, ki so zapisali formuli spojin LiI in MgO ter pravilno poimenovali spojini kotlitijev jodid in magnezijev oksid. 13,8 % učencev naloge ni reševalo ali pa so jo rešili napačno.70,1 % učencev je pravilno zapisalo formulo spojine litijevega jodida in 64,4 % učencev je to spojino pravilnopoimenovalo, medtem ko je 69,0 % učencev pravilno zapisalo formulo MgO in 64,4 % učencev pravilnopoimenovali spojino kot magnezijev oksid.Napačni zapisi, ki so jih testiranci navedli pri zapisovanju formule LiI so bili: LiI 2 (11x); Li + I - (3x); Li (3x); Li 2I(2x); Li, I 2 (1x); Li + I → (1x); Li + (1x). Pri zapisovanju formule MgO so učenci napisali naslednje napačnezapise: MgO 2 (12x); Mg 2+ O 2- (3x); Mg, O (1x); MgC (1x); Mg 2+ O - (1x); MaO 2 (1x); Mg 2O 2 (1x); Mg (1x); Mg,H (1x); Mg 2O (1x).Pri poimenovanju spojine litijevega jodida so učenci zapisali naslednje napačne odgovore: litijev dijodid (8x);litijev jodit (4x); litijev jod (2x); ionska (2x); litijev jodig (1x); litij, jod (1x); LiI (1x). Napačni zapisi učencev pripoimenovanju magnezijevega oksida so: magnezijev dioksid (9x); magnezijev kisik (3x); dimagnezijev oksid(2x); magnezij, kisik (1x); magnezij oksid (1x); dimagnezijev dioksid (1x); MgO (1x); kovalentna (1x); ionska(1x).Analiza napačnih odgovorov učencev kaže, da je vzrok za napačen zapis formule spojine najpogostejenapačno določen naboj ionov. Učenci zapišejo formulo kot: LiI 2 in MgO 2 ter posledično tudi napačen zapisimena spojine litijev dijodid in magnezijev dioksid. Glede na rezultate analize napak je bilo potrebno prinadaljnjih urah pred jedrno vsebino »Kemijska reakcija« z učenci ponoviti in utrditi znanje o nabojih ionov inglede na to sklepati na formulo spojine. Učence pa je potrebno ponovno opomniti na napačne zapise končnicv imenih soli, in sicer končnica -id in ne -it ali -ig pri zapisu nekovinskega atoma v imenu binarne spojine. Pritem je potrebno, da učitelj natančno in razločno izgovarja končnice imena in to zahteva tudi od učencev.Tretjo nalogo, ki je od učencev zahtevala, da napišejo število elektronov v atomu klora ter kalijevem inoksidnem ionu, je pravilno rešila več kot polovica učencev (55,2 %). Napačno je določilo število elektronov vvseh treh delcih le 18,4 % učencev.Da je v atomu klora 17 elektronov, je pravilno določilo 80,5 % učencev, le okoli 60 % učencev pa je pravilnodoločilo število elektronov v ionih (kalijev ion 59,8 %, oksidni ion 60,9 %).Rezultati kažejo, da ima okoli 20 % učencev več težave pri določanju števila elektronov v ionih kot v atomih,saj je pri tem potrebno upoštevati ali atom valenčne elektrone odda ali sprejme, na kar je moč sklepati izpoložaja elementa v periodnem sistemu. Glede na te rezultate je potrebno pred obravnavo naslednjih jedrnihvsebin, predvsem »Kemijska reakcija« ter »Kisline, baze in soli« omenjeno vsebino ponovno ponoviti in19

utrditi, da bi se zmanjšal odstotek učencev, ki imajo težave s pomenom simbolnega zapisa za ione(ugotovljeno okoli 40 % učencev s temi težavami).Pri četrti nalogi so morali učenci zapisati formule ionov, ki nastanejo iz atomov elementov fluora, kalcija indušika. Popolnoma pravilno je nalogo rešilo manj kot polovica učencev (48,3 %), medtem ko je 29,9 %učencev nalogo rešilo napačno, ali pa je ni reševalo.63,2 % učencev je pravilno določilo formulo fluoridnega iona, ostali učenci pa so zapisali napačno ali paformulo iona sploh niso zapisali (16x). Napačni zapisi fluoridnega iona so: F + (3x); LiF (2x); fluorid (2x); F 2-(2x); fluor (1x), fosfor (1x); F (1x); flor (1x); pozitiven (1x); 1- (1x).64,4 % učencev je pravilno zapisalo formulo kalcijevega iona, medtem ko je 35,6 % učencev odgovorilonapačno ali pa naloge niso reševali (15x). Pri nalogi so testiranci podali naslednje napačne zapise: kalcij (4x);Ca + (3x); CaS (2x); Ca 2- (2x); Ca (1x); negativen (1x); 2+ (1x).Pravilni zapis formule nitridnega iona je pravilno ponazorilo 57,5 % učencev. 42,5 % učencev je podalonapačen zapis iona ali pa formule nitridnega iona sploh niso zapisali (16x). Učenci so podajali naslednjenapačne odgovore: N - (5x); N 4+ (4x); dušik (3x); KN 2- (2x); N 2- (1x); N 3+ (1x); neon (1x); pozitiven (1x); 3-(1x).Proces, pri katerem si morajo učenci predstavljati oddajanje ali sprejemanje elektronov atoma in pri temdoločiti naboj iona ter to simbolno zapisati, kar tretjini učencev predstavlja težave. Vzrok je lahko tudi ta, daučenci pri reševanju še vedno vse premalo upoštevajo položaj elementa v periodnem sistemu, na osnovikaterega lahko sklepajo, ali bo atom določenega elementa elektrone sprejel ali oddal. Pred jedrno vsebino»Kemijske reakcije« je potrebno te napačne predstave še odpraviti, najlažje pa jih premostimo z ustreznimiračunalniškimi animacijami ali nazornimi shemami.Pri peti nalogi so učenci morali pravilno ugotoviti, ali talina kalijevega jodida prevaja električni tok in zapisatiutemeljitev svojega odgovora. Popolnoma pravilno je nalogo rešilo samo 13,8 % učencev, delno pravilno 39,1% in napačno ali pa naloge ni reševalo pa 47,1 % učencev.52,9 % učencev je pravilno ugotovilo, da talina kalijevega jodida prevaja električni tok, vendar je samo 13,8 %teh učencev svojo utemeljitev ustrezno zapisalo. 86,2 % učencev je zapisalo napačno utemeljitev prevodnostitaline kalijevega jodida ali pa je sploh ni zapisalo (24x).Tabela 16: Utemeljitve učencev o tem, zakaj talina kalijevega jodida prevaja električni tok.Nepopolni ali napačni odgovori učencevfDa, ker sta povezana z ionsko vezjo; Ne.2x7Da, ker ju med seboj povezuje ionska vez in to je ionska spojina. 4Da; Da, ker snov tvorijo ioni; Da, prevaja električni tok, ker je tekočina;4x2Da, ker je kalij kovina.Ne; Da, ker je ionska spojina in ker je kalcij kovina; Da. Taline soionski kristali, ki prevajajo električni tok, vendar ga ostali ionski kristaline prevajajo; Da, ker raztopine in taline prevajajo električni tok; Da,zato ker prevajajo električni tok samo v talini in vodni raztopini; Daprevaja, ker lahko prevaja električni tok; Ne, ker so osnovni delci ioni,raztopljeni v vodi pa; Da, ker je to ionska raztopina, ionske raztopinepa prevajajo električni tok; Ja, ker so kovine in nekovine; Ne, ker jod nikovina; Da, ker je prenesljiv tok; Da, ker taline tistih spojin, ki sokovalentno polarne prevajajo električni tok; Ne, ker ni kovina; Ne, ker 22 x 1je nepolarna; Ne, ker ima ionsko vez; Ne, ker ga prevaja le v trdnemstanju; Ne. Zato, ker je jod nekovina in zato ne more prevajatielektričnega toka; Delno, ker je kalij kovina, jod pa je nekovina; Talinakalijevega jodida ne prevaja električnega toka. Kalijev jodid bi prevajalelektrični tok, če bi bila v raztopini; Ne prevaja. Da bi prevajalaelektrični tok bi morala biti raztopina; Talina kalijevega jodida neprevaja električni tok, ker nima kovinskih lastnosti; Ne. Ker ionskikristali ne prevajajo električnega toka.20

Analiza rezultatov testirancev (Tabela 16) kaže, da je za učence zahtevno zapisati ustrezno utemeljitevprevodnost taline ionske snovi. Najpogostejši delno pravilni odgovor učencev je, da je kalijev jodid ionskaspojina oz. da je snov povezana z ionsko vezjo in da zato prevaja električni tok. Zelo malo učencev je v razlagiomenilo ione, kot prosto gibljive delce, ki prenašajo elektrenino v talinah. Pri pouku pogosto omenjajoraztopine, taline pa ne tako pogosto in mogoče je to vzrok za veliko težavnost naloge. Miselna povezava medprocesoma električne prevodnosti talin in vodnih raztopin se je izkazala za učence kot dokaj zahtevna.Šesta naloga je izbirnega tipa z enim pravilnim odgovorom. Učenci so morali izbrati pravilno trditev zakovalentno vez. Naloga za učence ni bila zahtevna, saj je kar 81,6 % testirancev izbralo pravilno trditev.Sklepati je mogoče, da so učenci uspešni pri izbiri pravilnega opisa kovalentne vezi in da prepoznajo pravilnepojme, povezane s tem tipom kemijske vezi.Pri sedmi nalogi so morali učenci podati vezne in nevezne elektronske pare v molekuli vodikovega fluorida terpri tem še zapisati število skupnih elektronskih parov v tej molekuli. Popolnoma pravilno je nalogo rešilo 31% učencev, delno pravilno je nalogo rešilo 40,2 % testirancev in 28,7 % učencev je nalogo rešilo napačno alipa je sploh ni reševalo.V prvem delu naloge, kjer so učenci ponazorili vezne in nevezne elektronske pare v molekuli vodikovegafluorida, je 36,8 % učencev nalogo uspešno rešilo, medtem ko je 63,2 % učencev shemo napačno ponazorilo(Tabela 17) ali pa naloge ni reševalo.Tabela 17: Nepravilno ponazorjene strukturne formule vodikovega fluorida.Vrsta napakefNapačno označeno število neveznih elektronov. 22Napačen zapis formule. 5Podana samo molekulska formula HF. 3Napačno prikazan skupni elektronski par (kotdvojna vez), nevezni elektroni fluora pa so 2pravilno prikazani.Iz tabele 17 je mogoče povzeti, da so v strukturni formuli vodikovega fluorida učenci najpogosteje napačnooznačili nevezne elektronske pare atoma fluora. Napake oz. dodatne, za pravilno rešitev naloge nepotrebne,ponazoritve so: (1) prikazana je samo vez (s črtico) med atomom vodika in fluora brez označenih neveznihelektronskih parov; (2) pravilen zapis strukturne formule, vendar je poleg še shema, ki prikazuje oddajanje insprejemanje elektrona s puščicami; (3) prikazani so samo zunanji elektroni atomov vodika in fluora, ni paprikazan skupen elektronski par; (4) prikazani so vsi zunanji elektroni atomov vodika in fluora, poleg tega paše vez (s črtico) med atomoma; (5) atom fluora ima 8 zunanjih elektronov; (6) prikazan je skupni elektronskipar med atomoma vodika in fluora, vendar ima atom fluora poleg tega še 8 zunanjih elektronov in (6) prikazanje skupni elektronski par, vendar ima atom fluora samo 5 zunanjih elektronov.Te napake kažejo, da nekateri učenci ne razumejo pomena valenčnih elektronov in zato napačno narišejostrukturno formule enostavne binarne kovalentne spojine.Drugi del naloge je 65,5 % učencev pravilno rešilo in pri tem zapisalo skupen elektronski par med atomomfluora in vodika v molekuli vodikovega fluorida, medtem ko je 34,5 % učencev nalogo rešilo napačno ali pa jeni reševalo. Pri nalogi so testiranci podali naslednje napačne odgovore o številu skupnih elektronskih parovmed atomom vodika in fluora: dva (8x); tri (2); sedem (2x); štiri (1x); trinajst (1x).Povzeti je mogoče, da učenci pri nalogi niso bili pozorni na število zunanjih elektronov in so pogostopozabljali na pravilo okteta (za vodik dva elektrona). Najpogostejša napaka je, da niso pravilno ponazorilinevezne elektronske pare atoma fluora. Zato je potrebno pred jedrno vsebino »Kemijske reakcije« poudariti inna primerih ponazoriti pravilo okteta, ki za atom predstavlja stabilno zgradbo.Pri osmi nalogi so morali testiranci izpolniti tabelo z vrsto kemijske vezi. Učenci so imeli na voljo spojine medcezijem in fluorom, vodikom in fosforjem ter dušikom in kisikom. V drugem delu tabele so učenci moralizapisati vrsto delcev, ki spojino sestavljajo.21

V celoti je tabelo pravilno izpolnilo le 12,6 % učencev, 29,9 % testirancev pa naloge ni reševalo oz. niso nitienega primera v tabeli pravilno izpolnili, ostali učenci niso v celoti pravilno izpolnili tabele. V tabeli 18 sopodani odstotki učencev, ki so pravilno izpolnili določene dele tabele.Tabela 18: Odstotki učencev, ki so pravilno izpolnili določena polja tabele.Element 1 Element 2Vrsta kemijske vezi v spojini med Kakšne vrste delci gradijo spojine medelementoma 1 in 2elementoma 1 in 2cezij fluor 50,6 28,7vodik fosfor 44,8 14,9dušik kisik 59,8 18,4Iz tabele 18 je mogoče povzeti, da je le okoli polovica testirancev pravilno določila vrsto vezi med delci vspojinah, bistveno več težav pa so imeli učenci pri določanju vrste delcev, ki gradijo spojino med navedenimaelementoma. Najuspešnejši so bili učenci pri določanju vrste delcev (ioni) v cezijevem fluoridu, najmanjuspešni pa pri določanju delcev (atomi) v spojini vodikov fosfid.Učenci imajo navkljub temu, da znajo določiti tip vezi, potem težave pri določanju delcev snovi. Povzeti jemogoče, da tudi po obravnavi zgradbe snovi (atom, molekule in ioni) po predvidenem načrtu, učenci nisozadovoljivo dosegli ciljev, ki se nanašajo na poznavanje osnovnih delcev v enostavnih binarnih spojinah. Prednadaljevanjem obravnave jedrnih vsebin je bilo zato potrebno to znanje dodatno utrditi.V tabeli 19 so prikazane pogoste napake učencev. Analiza napačnih odgovorov kaže, da učenci najpogostejezamenjajo kovalentno in ionsko vez med seboj, torej ne znajo presoditi, kateri tip vezi nastane, če se povežejodelci elementov v enostavnih binarnih spojinah. Pri tem je potrebno poudariti pomen periodnega sistema priugotavljanju tipa kemijske vezi, saj je ta ustrezno orodje pri reševanju tovrstnih nalog.Tabela 19: Napake učencev pri izpolnjevanju določenih polj tabele.Element 1 Element 2cezij fluorvodik fosfordušik kisikVrsta kemijske vezi v spojini medelementoma 1 in 2 / fKovalentna / 8Polarna.; Kovalentno polarna. / 2x3CsF; Nepolarna ionska.; CeF; Cezijev. /4x1Ionska vez / 19HP; Polarna.; Kovalentno nepolarna. / 3x2Nepolarna.; Anionska vez.; Vodikovfosforid / 3x1Ionska vez / 6Polarna.; Kovalentno nepolarna / 2x2Nepolarna.; Anionska vez.; NO; NO 3;Dušikov kisid / 5x1Kakšne vrste delci gradijo spojine medelementoma 1 in 2 / fKovine in nekovine; elektroni / 2x3Molekule; Atomi.; Cs + in F - (CsF) / 3x2Gradijo delci Cs in F; Kovine in Polkovine.;Nekovina/nekovina.; 1,1; Kovalentne. / 5x1Ioni.; Molekule / 2x5Elektroni. / 4Nekovine.; Nekovine in nekovine.; Kationi in anioni.;Nekovine in kovine / 4x3Anijon in anijon.; Zunanji elektronielektronski par.; H + in P 3- (H 3P); H 3P; Gradijo delci Hin O.; Kovalentne; 2,1 / 7x1Nekovine.; Nekovina in nekovina. / 2x5Elektroni.; Molekule. / 2x5Ioni. / 3Anijon in anijon.; Zunanji elektroni.; Elektronski par.;Anioni in kationi.; Kovalentno nepolarni.;Kovalentne.; 2,1; NO; Gradijo delci N in O.; N 5+ inO 2- (N 2O 5) / 10x1Pri deveti nalogi so morali testiranci odgovoriti na devet vprašanj, povezanih z molekulo amonijaka. Naloga jebila za dijake zahtevna, saj je na vseh devet vprašanj pravilno odgovorilo le 5,9 % učencev. Največ, 21,8 %učencev, je pravilno odgovorilo na šest vprašanj. V tabeli 20 so podani rezultati uspešnosti reševanjaposameznih delov naloge.Tabela 20: Uspešnost reševanja devete naloge.Vprašanje v nalogi f %22

Napiši formulo amonijaka. 83,9Koliko zunanjih elektronov ima dušikov atom? 74,7S simboli elementov in valenčnimi elektroni prikaži v molekuli amonijaka vezne in nevezne elektronske pare. 33,3Koliko elektronov potrebuje dušikov atom, da doseže polno zunanjo lupino? 69,0Koliko skupnih elektronskih parov je v molekuli amonijaka? 57,5Koliko kovalentnih vezi je v molekuli amonijaka? 58,6Koliko neveznih elektronskih parov ima dušik v molekuli amonijaka? 25,3Kako imenujemo kemijske vezi v molekuli amonijaka? 46,0Molekula amonijaka je polarna. 63,2Analiza reševanja kaže, da imajo učenci najmanj težav pri zapisu formule amonijaka in največ pri sklepanju naštevilo neveznih elektronskih parov dušika v molekuli amonijaka (25,3 %) ter risanju strukturne formuleamonijaka (33,3 %). Več kot 60 % dijakov tudi pozna število valenčnih elektronov dušikovega atoma, kolikoelektronov potrebuje atom dušika, da doseže popolno lupino in zna ovrednotiti ali je molekula amonijakapolarna ali ne. Več kot polovica, vendar manj kot 60 % učencev, je pravilno zapisalo število skupnihelektronskih parov v molekuli amonijaka in s tem povezanim številom kovalentnih vezi v tej molekuli.Na osnovi rezultatov je mogoče sklepati, da je potrebno dodatno poudariti, kako iz zgradbe atoma, za kateropodatke razberemo v periodnem sistemu, zapišemo formulo molekule elementa ali spojine in kako iz njeugotovimo vezne in nevezne elektronske pare. Pri tem je za osnovno šolo prostorska razporeditev atomov vmolekulah dokaj zahtevna. Za v znanju šibkejše učence je dovolj, da na osnovi podatkov iz periodnega sistemaznajo zapisati Lewisove strukture molekul izbranih enostavnih spojin, na osnovi katerih lahko sklepajo navrsto kemijske vezi in s tem na delce (ione, molekule) v snovi. Prostorske zapise strukturnih formul molekul,predvsem enostavnejših (molekule elementov vodik, kisik, dušik, halogeni elementi in spojin voda, amonijak,metan, ogljikov dioksid) pa lahko učenci izpeljejo iz pravilno zapisanih Lewisovih struktur, saj vezneelektronske pare v Lewisovi strukturi, označenih kot par pikic med dvema elemenoma, spremenijo v črtico, vstrukturni formuli, ki pomeni kovalentno vez.S pregledom napak zapisa strukturne formule amonijaka je mogoče sklepati, da so imeli učenci največ težavpri označevanju neveznih elektronskih parov in določanju njihovega števila (25x). Navedenih je nekajprimerov: (1) prikazana je pravilna ponazoritev vezi med dušikom in tremi vodiki, vendar brez neveznegaelektronskega para pri dušiku; (2) pravilno prikazane vezi med tremi vodiki in dušikom, le da je okoli dušikaprikazanih še pet zunanjih elektronov; (3) pravilno je ponazorjena enojna vez med dušikom in tremi vodiki,poleg tega pa je na shemi ponazorjenih še pet zunanjih elektronov pri dušiku in vsak vodik ima še en zunanjielektron; (4) pravilna ponazoritev vezi med dušikom in tremi vodiki, le da ima dušik ponazorjene še trizunanje elektrone; (5) pravilni prikaz neveznega elektronskega para pri dušiku, vendar ima vsak veznielektronski par med dušikom in tremi vodiki namesto dva elektrona ponazorjene štiri elektrone; (6) zapisdvojne vezi med dušikom in tremi vodiki, poleg tega pa ima dušik še deset zunanjih elektronov; (7) pravilnaponazoritev vezi med dušikom in tremi vodiki, le da ima dušik ponazorjene še štiri zunanje elektrone; (8)pravilna ponazoritev vezi med dušikom in tremi vodiki, le da ni prikazan nevezni elektronski par pri dušiku,vsak vodikov atom pa ima prikazana dva nevezna elektronska para in (9) pravilen zapis veznih in neveznegaelektronskega para, vendar je poleg še nepravilni zapis N = H. Atom dušika ima prikazane štiri zunanjeelektrone, v skupnem krogu pa imajo dušik in trije vodiki skupaj ponazorjene štiri skupne elektrone.Popolnoma napačno je strukturno formulo zapisalo osem učencev.Pri določanju števila neveznih elektronskih parov v molekuli amonijaka je največ učencev zapisalo, da sta vmolekuli dva nevezna elektronska para (21x), trije pari (9x), brez parov (7x) oz. štirje pari (4x). Učenci so pridoločanju števila neveznih elektronskih parov največkrat sklepali, da sta dva nevezna elektrona v enem paru,dva para. To kaže na površnost učencev ali na nepoznavanje pojma nevezni elektronski par, kar pomeni, da tapar tvorita dva elektrona.Povzeti je mogoče, da veliko težavo povzroča učencem predstava neveznih elektronskih parov pri dušiku. Koučencem predstavljamo vezi z modeli, jim nevezne elektronske pare z modeli, ki jih imamo na voljo, nemoremo predstaviti. Ustrezno jim lahko prikažemo samo s sliko na tabli ali pa z računalniškimi animacijami.Kljub temu lahko smatramo, da so za učence 8. razredov klasični fizični modeli, s katerimi lahko sami rokujejoin jih sestavljajo ter opazujejo, še vedno najbolj nazorni.23

Deseto nalogo so učenci dokaj slabo reševali, saj je v celoti tabelo pravilno izpolnilo le 39,1 % učencev, nekajveč kot polovica testirancev pa je pravilno izpolnila posamezne vrstice tabele. Vrstico za element natrij jepravilno izpolnilo 52,9 % učencev, za element dušik 58,6 %, za element kalij 52,9 %, za element aluminij 58,6% in element klor 50,6 %.Najpogostejše napake učencev pri deseti nalogi so podane v tabeli 21.Tabela 21: Najpogostejše napake izpolnjevanja posameznih delov tabele.Ime elementanatrijN (1x)F (4x); fluor (3x);flour (1x); klor (1x));litij (1x)Al (2x); Ab (1x);argon (9x); kalcij (3x);O (2x); fosfor (1x);mangan (1x); klorid(1x)Razporeditev elektronovv lupinah atoma2,8,8,5 (5x); 2,8,13 (3x); 2,7(1x); 2,8,8,1 (1x); 2,8 (1x)2,8,4 (6x); 2,8,1 (2x); 2 (1x);2,7 (1x); 2,7,1 (1x); 2,8 (1x)2,8,8,12,8,8,8,1 (3x); 2,8,8 (2x); 2,8(1x); 2,8,6 (1x); 2,8,8,3 (1x);2,8,8,8,3 (1x)2,8,8 (6x); 2,8,8,1 (1x); 2,8,6(1x)Simbol ionaNa (8x); Na - (4x); N +(1x); Na 3+ (1x); Na 2-(1x); K + (1x)N 3−K (6x); F 1+ (3x); F 2- (2x);F (2x); F 1- (1x); Ca 1+(1x); K 1- (1x); Li 1- (1x);K 7+ (1x)Al 3+Ar (4x); Cl (2x); Ar 1-(1x); K 2+ (1x); O 5- (1x);O 3- (1x); F 1- (1x); Mn -(1x); Ca 2+ (1x)Opomba: Polja tabele, kjer je zapisan tekst z mastnim tiskom so bila učencem podana.Razporeditev elektronov vlupinah iona2,8,8 (4x); 2,8,8,8 (3x); 2,8,1(2x); 2,8,2 (1x); 2,8,13 (1x);2,8,8,5 (1x); prikaz vezi medNa in F (1x)2,8,4 (3x); 2,9 (1x); 2,2 (1x);2,8,7 (1x); 2,2 (1x); 2,5(1x)2,8,8,2 (3x); 2,8,8,1 (3x);2,8,8,8 (1x)2,8,8,8 (2x); 2,8,6 (3x); 2,8,3(2x); 2,8,4 (1x); 2,8,8,4 (1x);2,8,2 (1x); 2,8,8,8,1 (1x)Naboj iona1- (3x); 3+ (2); 1(1x); 7- (1x); 5-(1x)3+ (1x); 3 (1x); N -(1x); 4- (1x); - (1x);9- (1x)1+ (1x); 1 (1x); 1-(1x); 7+ (1x)1- (2x); 2+ (1x); 1(1x); 3- (1x); Al +(1x)2,8,8 1 −Iz odgovorov lahko sklepamo, da je največ težav učencem povzročala razporeditev elektronov po lupinah.Podobne rezultate kažejo analize 3. naloge. Učenci ravno ta del naloge najpogosteje niso reševali. Najmanjtežav pa je učencem povzročalo določiti ime elementa, razen pri zadnjemu delu naloge, kjer so morali sklepatinanj iz razporeditve elektronov po lupinah. To ponovno potrjuje dejstvo, da je za učence razumevanjenastanka iona in sklepanje na razporeditev elektronov v njem zahtevno. Precej težav je učencem povzročalo,iz razporeditve elektronov po lupinah atoma, sklepati na ustrezen element in tudi ponazoriti razporeditevelektronov v ionu istega elementa.7. korakGlede na rezultate PZV je bilo izvedeno ponavljanje in utrjevanje znanja, saj so učenci kazali nekatera napačnain nepopolna razumevanja pojmov jedrne vsebine »Povezovanje delcev«. Natančneje so intervencije v 7.koraku navedene znotraj analize reševanja nalog vmesnega preizkusa znanja PZV (glej 6. korak).Za kar 12,3 % slabše so učenci reševali naloge o povezovanju delcev kot tiste, ki so testirale le zgradbo atoma.Povzeti je mogoče, da so imeli učenci več težav z razumevanjem pojmov, povezanih s kemijsko vezjo, kot spojmi, ki se navezujejo na zgradbo atoma. Sklepati je mogoče, da je vsebina o kemijski vezi za učence težjazato, ker je potrebno za njeno razumevanje poznati tudi vsebino o zgradbi atoma. V kolikor učenci nepoznajo delcev snovi in njihove zgradbe, ne morejo nadgraditi svojega znanja o povezovanju delcev takotemeljito, da bi bili uspešnejši pri nalogah, ki jih je zajemal PZV.Na osnovi teh ugotovitev so učenci pri urah utrjevanja, pred poučevanjem jedrne vsebine »Kemijske reakcije«,te pojme ponovili. Poseben poudarek je bil namenjen ponovitvi in dodatni razlagi zgradbe delcev (atomi, ioni,molekule) ter razlikam med njimi. Podani so bili dodatni primeri za delce v spojinah in tudi za molekuleelementov. Poudarjena sta bila tudi definicija in pomen pravila okteta in pri tem uporaba periodenega sistema.24

8. korakNa osnovi rezultatov vsej predhodnih preverjanj znanja PPZ, PZA in PZV je nastal končni popreizkus znanja(PoPZ), kjer so bile zajete naloge, ki preverjajo znanje o zgradbi atoma in periodnem sistemu ter povezovanjudelcev prejšnjih preizkusov znanja.Popreizkus naravoslovnega znanja (PoPZ)Zadnji preizkus znanja (PoPZ) je tipa papir-svinčnik (Priloga 4). S PoPZ je bilo ugotovljeno znanje učenceveksperimentalne in kontrolne skupine 45 dni po koncu obravnave učnih tem o zgradbi atoma in kemijski veziter uporabi periodnega sistema pri tem. S PoPZ je bila ugotovljena trajnost znanja pri učencih, ki so biliizpostavljeni bodisi klasični obravnavi izbranih učnih vsebin, to je v kontrolni skupini, bodisi modificiraniobravnavi istih vsebin v eksperimentalni skupini. Preizkus znanja je obsegal deset nalog, naloge so pa bilevečinoma vsebinsko podobne nalogam PZA in PZV. Specifikacijska tabela (Tabela 22) kaže natančnejšostrukturo PoPZ.Tabela 22: Specifikacijska tabela popreizkusa naravoslovnega znanja (PoPZ).ŠtevilkanalogeVsebina Pojmi Tip naloge Točk1. Atom in zgradba atomaelement, simbol, periodni sistem (skupina, perioda),elektron, vrstno število, proton, lupinao 52. Atom in zgradba atoma atom, element, formula, spojina o, u 23. Atom in zgradba atoma model, snov, delci snovi, zmes, element, spojina i 34. Povezovanje delcev formula, spojina, delci o 45. Povezovanje delcev formula, spojina, kemijske vezi, gradniki o 66. Povezovanje delcev elektron, lupina delci o 37. Povezovanje delcev naboj, ion, simbol o 38. Povezovanje delcev lupina, valenčni elektron, molekula,elektronski par o, u 39. Povezovanje delcevformula, zunanji elektroni, lupina, molekula, vez,elektronski paro, u 810. Povezovanje delcev element, razpored elektronov, ion, naboj iona o, u 5Σ 42Legenda: i – izbirni tip naloge; o – odprti tip naloge, dopolnjevanje; u – utemeljitev odgovoraPoPZ je bil apliciran konec marca 2007 in je služil ugotavljanju globalnih razlik med eksperimentalno inkontrolno skupino učencev na koncu akcijske raziskave.Uspešnost učencev le eksperimentalne skupine pri reševanju posameznih nalog PoPZ je prikazana v tabeli 23.V nadaljevanju je prikazana tudi primerjava med globalnimi rezultati reševanja celotnega testa in posameznihnalog med eksperimentalno in kontrolno skupino.Tabela 23: Uspeh učencev v eksperimentalni skupini na PoPZ.Številkanaloge1.VsebinaCelotni uspeh pri nalogiZa element žveplo napiši naslednje podatke.Skupina periodnega sistema, v kateri je element.Perioda periodnega sistema, v kateri je element.Število elektronov na zunanji lupini atoma.Simbol elementa.Vrstno število.Število protonov.Število elektronov.Porazdelitev elektronov v atomu po lupinah.f % pravilnihodgovorov90,785,488,888,896,697,885,489,994,425

2.Celotni uspeh pri nalogiFormula spojine je PH 3. Odgovori na vprašanja.Iz katerih elementov je sestavljena spojina?Koliko atomov posameznih elementov je v spojini?Celotni uspeh pri nalogiV shemah so podani modeli delcev v različnih snoveh.59,674,264,04,53.4.5.6.7.8.9.A B C Č D ENa črte zapiši črke, ki ponazarjajo delce v navedeni snovi. Možnih je več rešitev.Shema ponazarja zmes plinov.Shema ponazarja trdno snov.Shema ponazarja element.Shema ponazarja zmes elementov.Shema ponazarja spojino.Shema ponazarja zmes elementa in spojine.Celotni uspeh pri nalogiFormula spojine je MgBr 2.Kako spojino imenujemo?Kateri osnovni delci spojino sestavljajo?Formula spojine je SO 2.Kako spojino imenujemo?Kateri osnovni delci spojino sestavljajo?Celotni uspeh pri nalogiNatrij in bromFormula spojineIme spojineVrsta kemijske vezi v spojiniKakšne vrste delci sestavljajo spojinoKalcij in kisikFormula spojineIme spojineVrsta kemijske vezi v spojiniKakšne vrste delci sestavljajo spojinoŽveplo in vodikFormula spojineIme spojineVrsta kemijske vezi v spojiniKakšne vrste delci sestavljajo spojino44,986,513,520,246,156,218,050,616,953,918,0Celotni uspeh pri nalogi70,8Zapiši razporeditev elektronov po lupinah naslednjih delcev:S94,4Ca 2+83,1Cl − 73,0Celotni uspeh pri nalogiNapiši naboje ionov elementov, ki jih podajajo spodnji simboli?AlBePCelotni uspeh pri nalogiV okvirčku shematsko prikaži molekulo vodikovega bromida, s pomočjo simbolov elementov invalenčnih elektronov. Označi vezne in nevezne elektronske pare.Koliko skupnih elektronskih parov si delita atoma broma in vodika?Koliko elektronov ima v zunanji lupini atom broma?Celotni uspeh pri nalogiNapiši formulo vode.Koliko zunanjih elektronov ima atom kisika?Koliko elektronov potrebuje atom kisika, da ima polno zunanjo lupino?93,346,167,427,05,671,984,378,758,468,570,875,360,767,486,577,577,541,651,768,564,023,697,885,426

10.V okvirček nariši shemo molekule vode tako, da prikažeš le vezne in nevezne elektrone.Koliko vezi je v molekuli vode?Kakšna vez je v molekuli vode?Koliko neveznih elektronskih parov ima kisik v molekuli vode?Celotni uspeh pri nalogiVrstica v tabeli za element natrijVrstica v tabeli za element klorVrstica v tabeli za element kalijVrstica v tabeli za element aluminijVrstica v tabeli za element žveplo91,053,979,860,752,858,478,773,074,272,482,0Analiza tretje naloge kaže, da imajo učenci še vedno težave pri razumevanju submikropredstavitev. Iz njih neznajo razbrati ali shema ponazarja zmes oz. element ali spojino. Težave pa imajo tudi z ugotavljanjemagregatnih stanj snovi, ki jih sheme ponazarjajo. 11,4 % učencev je izbralo shemo A, ki ponazarja element kotplin, kot shemo, ki ustreza zmesi plinov. Kot zmes plinov so identificirali tudi shemo C, ki pa ponazarjaraztopino (21,6 %). Še vedno, kot pri analizi rezultatov PZA, vrsta učencev ne prepozna submikropredstavitveelementa v trdnem agregatnem stanju (12,5 %), ki jo ponazarja shema D. Učenci so izbrali shemi A (33 %) inE (13,6 %), v katerih je element v plinastem agregatnem stanju. Veliko učencev prav tako še vedno neprepozna na submikropredstavitvi zmes dveh elementov, saj so jo pripisali shemama E (26,1%) in C (14,4 %).Podobno je še vedno 11,4 % učencev identificiralo molekule elementov kot molekule spojine, zmesi delcevelementov in molekule spojine pa je pripisalo 14,8 % učencev shemo B in 15,9 % učencev pa shemo Č. Ostalinapačni odgovori so se pojavili v manjšem obsegu.S primerjanjem frekvence posameznih napak v PZA in PoPZ je mogoče ugotoviti, da je njihova pojavnost nakoncu akcijske raziskave manjša kot vmes. Poudariti pa je vseeno potrebno, da ne glede na to, da se je znanjeučencev teh osnovnih pojmov skozi akcijsko raziskavo izboljšalo, morajo učitelji na vseh stopnjahpedagoškega procesa za ponazarjanje abstraktnih pojmov in s tem tudi za odkrivanje in odpravljanje napačnihin nepopolnih razumevanj uporabljati submikropredstavitve.Analiza napak četrte naloge kaže, da pri poimenovanju spojin učenci niso imeli večjih težav; napake, ki so sepojavljale, pa so povezane z nepoznavanjem imen elementov, ki so podani s simboli ali pa z nepoznavanjempravil poimenovanja.Pri ugotavljanju delcev, ki gradijo določeno snov, so imeli učenci vrsto težav. Težave večinoma izhajajo iztega, da učenci težko razumejo, da ime elementa (npr. magnezij) ne predstavlja osnovnega delca, ki lahkosestavlja spojino, kar kažejo tudi rezultati analize, saj se pri navajanju imena delca (npr. magnezijev ion)največkrat pojavi prav ime elementa. V tabeli 24 so navedeni neustrezni odgovori učencev.Tabela 24: Napake pri navajanju vrste delcev, ki sestavljajo magnezijev bromid in žveplov dioksid.Vrsta napakefMagnezij in brom. 81 atom Mg in 2 atoma Br. 5Magnezij in 2 atoma broma; Molekule; Mg in Br;3x4Magnezij in bromid; Magnezijevi, Bromidini atomi.2x3Kovina in nekovina.; Magnezij in 3 atomi broma; Ionski; Atomi; 1 anion in 2 kationa; Atomi in molekule; Mgin Br 2; Kovalentna nepolarna vez.8x1En atom žvepla in 2 atoma kisika. 13Atomi. 12Žveplo in kisik. 8S in O 4žveplo in oksid 3Nekovine – 1 atom žvepla, 2 atoma kisika; Žveplovi in oksidni atomi; S, O 23x2Kovina in kovina; Žveplo-S in anioni; kisik-O in kationi; Nekovine (anioni); Ionski; 2 aniona in 1 kation;Skupni elektronski pari; Nevtroni; Kovalentna nepolarna vez; Molekule ali pa atomi.9x127

Pri zapisu formul spojine iz podanih elementov, so pri peti nalogi učenci v prvih dveh primerih (natrij inbrom, kalcij in kisik) podali napačen zapis formul, predvsem zaradi neupoštevanja pravila okteta. Učenci sozapisali formulo na osnovi ugibanja. Tako se je v kar 15,9 % pojavil posamezen napačen zapis formule: NaBr 2in CaO 2. Pri tretjem zapisu je kar 34,1 % učencev zapisalo formulo vodikovega sulfida kot HS oz. SH, za karje lahko isti vzrok kot v prejšnjem primeru. Težave so tudi z vrstnim redom zapisa elementov v formuli, karpa ni upoštevano kot napaka.Pri zapisovanju imen spojin so bile napake pogosto povezane z napačno zapisano formulo spojine že vizhodišču reševanja naloge. Število napak pri poimenovanju spojin v prvih dveh primerih (natrij in brom, kalcijin kisik) je majhno v primerjavi s številom napačnih poimenovanj v zadnjem primeru (žveplo in vodik).Učenci niso vedeli, kateri element morajo pri poimenovanju najprej upoštevati – tako sta bili najpogostejšinapačni poimenovanji žveplov vodik (20,5 %) in žveplov divodik (17 %). Pojavljalo pa se je tudipoimenovanje žveplov hidrid (8 %), ki ga bolj kot med napačno poimenovanje prištevamo k nepopolnemupoimenovanju.Pri opredelitvi vrste vezi v vseh treh primerih spojin učenci pogosto niso podali odgovora. Učenci so izhajaliiz znanja za tiste snovi, za katere so se verjetno naučili na pamet vrsto vezi, značilno za delce v posmeznisnovi. Iz tega je mogoče sklepati, da je bil tako med obravnavo učne vsebine, kot pri njenem dodatnemutrjevanju, premalo poudarjen pomen vrste kemijske vezi na sklepanje vrste delcev v posamenih snoveh.Pri opredelitvi vrste delcev učenci zopet v veliki meri niso podali odgovora (v prvem primeru 18,2 %, vdrugem primeru kar 35,2 % in v tretjem primeru 23,9 %). Razlog je verjetno v tem, da naloga zahteva sinteznoznanje. Učenci tudi težko razumejo opredelitev atomov in molekul kot osnovnih delcev določenih snovi. Pritem imajo veliko težav predvsem pri razumevanju dejstva, da so atomi elementov lahko tudi osnovni delcisnovi, kot velja recimo za žlahtne pline.Z analizo napak pri reševanju osme naloge je mogoče ugotoviti, da so učenci najpogosteje narisali formulovodikovega bromida tako, da so napačno označili nevezne elektronske pare (15,9 %). Najpogostejše napakeso: (1) shema prikazuje atom vodika z zunanjim elektronom, ki ga odda (ponazorjeno s puščico) atomubroma, ki ima ponazorjenih sedem zunanjih elektronov; (2) med vodikom in bromom je ponazorjena dvojnavez, atom broma pa ima na shemi prikazane še tri nevezne elektronske pare; in (3) podana samo enojna vezmed vodikom in bromom, brez neveznih elektronskih parov.Najpogostejše napačno razumevanje učencev je, da zamenjujejo število neveznih elektronskih parov sštevilom vseh elektronov. Pravilni odgovor je en skupni oz. vezni elektronski par med atomom broma invodika, kar 15,9 % učencev pa je zapisalo, da sta dva, ker so pri tem najbrž (izkušnje ustnega preverjanjaučiteljev raziskovalcev) predpostavljali število elektronov, ki je dva.Z analizo napak pri reševanju devete naloge so učenci največkrat napačno navedli strukturno formulo vode.Pri tem so v formuli najpogosteje napačno označili nevezna elektronska para. Najpogostejše napakestrukturne formule vode so: (1) vsak atom vodika ima prikazan en, atom kisika pa šest zunanjih elektronov; (2)atom kisika ima ponazorjene še tri nevezne elektronske pare; (3) dva atoma vodika oddajata (ponazorjeno spuščico) po en elektron atomu kisika, le-ta pa ima prikazanih šest zunanjih elektronov; (4) atom kisika imaponazorjenih še osem zunanjih elektronov oz. štiri nevezne elektronske pare; (5) atom kisika ima pet zunanjihelektronov; (6) prikazana je dvojna vez med atomom kisika in atomom vodika, atom kisika pa ima še šestzunanjih elektronov oz. tri nevezne elektronske pare ter (7) prikazani sta dve dvojni vezi med dvema atomomavodika in enim atomom kisika, le-ta pa ima še dva nevezna elektronska para.Še vedno nekaj učencev ne razume, zakaj ni v molekuli vode ionska vez (8x) oz. kako; pet učencev je navedlo,da je vez med kisikom in vodikom enojna, ni pa je poimenovala kovalentna vez. Ostale napake so se pojavile vmanjšem številu.Primerjava uspešnosti reševanja vsebinsko sorodnih nalog na PZA in PZV z nalogami na PoPZRezultati primerjalne analize (Tabela 25) vsebinsko sorodnih nalog dveh vmesnih preizkusov znanja jedrnihvsebin »Zgradba atoma in periodni sistem« ter »Povezovanje delcev« z uspehom pri reševanju nalog na PoPZkažejo, da je dodatno utrjevanje znanja pred nadaljevanjem z jedrno vsebino »Kemijska reakcija« pozitivno28

vplivalo na znanje učencev. Z diagnostičnim preizkusom znanja so učitelji raziskovalci identificirali napake, kiso jih testiranci naredili zaradi napačnih in nepopolnih razumevanj obravnavanih pojmov in jih nato medponavljanjem in utrjevanjem učnih vsebin poskušali odpraviti. Pri vseh, razen pri eni nalogi (5. naloga PoPZ -izpolnjevanje tabele s formulo, imenom, vrsto kemijske vezi in vrsto delcev, ki spojino sestavljajo) so biliučenci pri reševanju nalog na poznem preizkusu znanja uspešnejši, kot pri reševanju vmesnih preizkusovznanja. Pri šestih od devetih nalog, vključenih v primerjavo, so bili učenci na PoPZ statistično pomembnouspešnejši kot na PZA in PZV.Tabela 25:Primerjalna analiza uspešnosti reševanja nalog na PoPZ med učenci eksperimentalne in kontrolneskupine.PreizkusznanjaVsebinskosorodninalogiPZA 3. naloga 3,5 0,82PoPZ 1. naloga 3,7 0,56PZA 7. naloga 1,1 0,90PoPZ 2. naloga 1,4 0,82PZA 6. naloga 1,1 0,63PoPZ 3. naloga 2,1 1,41PZV 1. naloga 1,0 0,56PoPZ 4. naloga 2,4 1,12PZV 2.+ 8. nal. 4,9 2,79PoPZ 5. naloga 3,6 1,63PZV 4. naloga 1,9 1,30PoPZ 7. naloga 2,4 0,98PZV 7. naloga 1,0 0,78PoPZ 8. naloga 1,9 1,18PZV 9. naloga 5,1 2,37PoPZ 9. naloga 5,3 1,50PZV 10. naloga 2,8 2,23PoPZ 10. naloga 3,2 1,35M SD t df p-1,932 80 0,057-2,620 80 0,011-6,890 80 < 0,001-10,217 85 < 0,0013,885 84 < 0,001-3,322 85 0,001-6,000 85 < 0,001-0,595 85 0,553-1,503 85 0,136S primerjavo uspeha na popreizkusu znanja (PoPZ), 45 dni po končani obravnavi izbrane učne vsebine, s t-preizkusom za neodvisne vzorce med učenci kontrolne (M = 21,9; DS = 8,6) in eksperimentalne (M = 28,51;SD = 7,7) skupine lahko ugotovimo, da so razlike med skupinama statistično pomembne (t(182) = 5,52; p

Tabela 26:Primerjalna analiza uspešnosti reševanja nalog na PoPZ med učenci eksperimentalne inkontrolne skupine.1. naloga2. naloga3. naloga4. naloga5. naloga6. naloga7. naloga8. naloga9. naloga10. nalogaSkupina M SD t df pEks. sk. 3,7 0,54Kont. sk. 3,2 0,834,282 170,54 < 0,001Eks. sk. 1,4 0,81Kont. sk. 1,4 0,710,125 185 0,901Eks. sk. 2,1 1,43Kont. sk. 2,4 1,50-1,296 185 0,197Eks. sk. 2,4 1,15Kont. sk. 2,0 1,002,554 173,8 0,012Eks. sk. 3,6 1,65Kont. sk. 2,7 1,683,687 182 < 0,001Eks. sk. 2,5 0,84Kont. sk. 1,4 1,087,877 182,09 < 0,001Eks. sk. 2,4 0,97Kont. sk. 1,6 1,404,799 174,98 < 0,001Eks. sk. 1,9 1,19Kont. sk. 1,8 1,200,608 185 0,544Eks. sk. 5,3 1,51Kont. sk. 4,3 1,664,377 185 < 0,001Eks. sk. 3,1 1,38Kont. sk. 1,2 1,698,617 183,71 < 0,001Ugotoviti je mogoče, da učenci eksperimentalne skupine statistično pomembno bolje rešujeno naloge, kjer jepotrebno iz periodnega sistema razbrati podatke o atomu določenega elementa od učencev kontrolne skupine.Uspešnejši so tudi pri uporabi teh podatkov pri sklepanju na vrsto vezi v elementu oz. spojini ali vrsto delcevv posamezni snovi ter znajo bolje razložiti zgradbo teh delcev. Uspešnejši so tudi pri zapisovanju simbolnegakemijskega jezika. Bolje tudi razumejo razporeditev delcev, tako v atomih kot v ionih ter bolje sklepajo nanaboj iona posameznega elementa.Manj uspešni pa so bili učenci eksperimentalne skupine pri ugotavljanju elementov, iz katerih je spojinasestavljena, pri prepoznavanju submikriopredstavitev, ki so predstavljale čiste snovi in zmesi ter elemente inspojine ter pri ponazoritivi strukturne formule molekule vodikovega bromida. Vse te razlike pa so skorajgotovo naključne, saj so izredno majhne (primerjava aritmetičnih sredin števila točk 2., 3. in 8. naloge) instatistično nepomembne.ZAKLJUČKI S SMERNICAMI UPORABE V IZOBRAŽEVALNEM PROCESUGlede na zastavljena raziskovalna vprašanja je mogoče povzeti naslednje ugotovitve.Na vprašanje »Ali celovit pristop k obravnavanju atoma z uporabo periodnega sistema kot vira informacijpripomore k boljšemu in trajnejšemu razumevanju gradnikov snovi?« je mogoče pritrdilno odgovoriti, vendarje pri nekaterih učencih še vedno mogoče zaslediti nepopolna razumevanja gradnikov snovi. Določeni pojmiso za te učence precej abstraktni in če so učenci na prehodni stopnji razvoja mišljenja, težje razumejo tudiobravnavane kemijske pojme. Celovit pristop k obravnavanju zgradbe delcev (zgradba atoma, periodni sistemin povezovanje delcev; ion, molekula) z uporabo periodnega sistema kot vira informacij je pripomogel kboljšemu in tudi trajnejšemu razumevanju učencev o zgradbi atoma in gradnikov snovi. Učenci so bili uspešniin zainteresirani tudi za reševanje kompleksnejših nalog. To vpliva tudi na njihovo trajnejnost znanja, saj sobili tudi pri naslednjih preizkusih znanja, ko so morali uporabiti znanje pridobljeno pri učnih urah, ko jepotekala akcijska raziskava dokaj uspešni.Poleg zadovoljstva učiteljev s tovrstnim strnjenim pristopom k poučevanju omenjenih vsebin, so tudi učenci vsplošnem kazali večji interes pri obravnavi vsebin o zgradbi delcev .Na drugo raziskovalno vprašanje »V kolikšni meri pomaga periodni sistem kot vir informacij pripredvidevanju: (a) možnih povezav med delci in s tem na sklepanje kakšna spojina nastane, (b) vrst gradnikovv tej snovi ter (c) ustreznih simbolnih kemijskih zapisov?« je mogoče odgovoriti tako, da se poda odgovore na30

posamezne dele vprašanja. Celovit pristop z uporabo PS kot vira informacij zagotovo pripomore k boljšemuin pravilnejšemu razumevanju gradnikov snovi, vendar se tudi po utrjevanju znanja pokažejo pri učencihnajvečje vrzeli v znanju ravno pri ugotavljanju vrste delcev (atomi, ioni, molekule), ki sestavljajo snov (b delvprašanja). Nekoliko uspešnejši so bili učenci pri ugotavljanju vrste kemijske vezi med delci, ki spojinosestavljajo in kako ta vpliva na lastnosti snovi, vendar se še vedno pojavljajo težave pri identifikaciji veznih inneveznih elektronskih parov v molekulah kovalentnih spojin.Iz vtisov učiteljev raziskovalcev med izvajanjem poučevanja omenjenih učnih vsebin v času akcijskegaraziskovanja je mogoče sklepati, da je bila učna vsebina za učence zanimiva. Motivirani so bili za sodelovanje zučiteljem, ko jih je vodil skozi izobraževalni proces, prilagojen glede na ugotovitve pri predhodnem korakuakcijske raziskave.Za večino učencev s posebnimi potrebami (specifične učne težave, slepi in slabovidni, …) je bilo število ur,namenjenih obravnavi v raziskavo vključene učne vsebine, premajhno. Potrebno bi bilo še dodatno delo zučenci, da bi pojme razumeli in si jih trajno zapomnili. Zanimivo pa je, da jim vaje in naloge niso nikoli odveč.Nasprotno, po novih primerih, ki ilustrirajo obravnavane pojme, kažejo velik interes in se pri uspešnoopravljeni nalogi razveselijo vsakega uspeha.V raziskavi sodelujoči učenci s posebnimi potrebami so močno heterogena skupina. Skupina, ki je sodelovala vraziskavi so bili slepi in slabovidni učenci. Vsak od njih je imel še dodatne specifične težave in primanjkljaje narazličnih področjih učenja, kot npr. težave pri branju in razumevanju besedila, težave pri zapisovanju,prostorske predstave, predstave abstraktnih pojmov. Načrtovan potek dela, torej usvajanje novih pojmov pokorakih, se je v vseh učnih enotah izkazal kot dober pristop. Težave so nastale potem, ko je bilo potrebnopojme sproti ponoviti, utrditi in jih integrirati v dolgotrajni spomin, tako da bi do priklica lahko prišlo tudi vnadaljnjih učnih urah, ko bi določen pojem potrebovali za nadgradnjo učne vsebine. S tem so imeli nekateriučenci s posebnimi potrebami težave, saj pri učenju učbenika ali zapiskov niso bili sposobni samostojnouporabljati. Tisti, ki so obravnavane pojme že pri pouku razumeli in jih tudi ustrezno usvojili, niso imeli večjihtežav. Ostali so iz ure v uro dopolnjevali svoje primanjkljaje znanja, hkrati pa tudi hitro pozabljali, ker si novihpojmov niso pravilno integrirali v že obstoječo strukturo znanja. Težave so nastale tudi pri branju periodnegasistema, predvsem z vidika porabe preveč časa za branje podatkov, če so sploh periodni sistem uporabljali.Slepi in slabovidni učenci imajo prilagojen periodni sistem. Branje le tega pa jim dela velike težave, še posebejslepim, saj z rokami ne morejo slediti vsem podatkom v periodnem sistemu (skupina, perioda, vrstno število,simbol). Te podatke se slepi učenci najraje naučijo na pamet, kar pa ni smotrno, saj so posledica tega napačniodgovori pri reševanju pisnih nalog.Na osnovi rezultatov študije je mogoče zaključiti, da je sprememba zaporedja obravnave učnih vsebinpotrebna. Glede na rezultate raziskave je potrebno prestaviti jedrno vsebino »Kemijska reakcija« po obravnavivsebine »Povezovanje delcev«, saj na tak način učenci spoznajo učne vsebine v logičnem zaporedju in lahkozgradijo mentalni model povezav med pojmi bolj sistematično z manj napačnimi razumevanji, kar padosežemo s sprotnim preverjanjem razumevanja obravnavanih pojmov v daljšem časovnem obdobju. Šele, koučenci poznajo osnovne delce snovi in pomen periodnega sistema, je smotrno obravnavati jedrno vsebino»Kemijske reakcije«.Pomembno je spodbuditi učitelje, da spremljajo učinke sprememb, ki jih pri svojem delu uvajajo, na kvalitetousvojenega znanja pri učencih. Pri tem je pomembno, da so učitelji za tako spremljavo ustrezno izobraženi inda s podatki, ki jih pridobijo, znajo tako ravnati, da iz njih izluščijo tiste podatke, ki jim pomagajo sprejetinadaljnje odločitve pri poučevanju oz. te ugotovitve integrirajo v svoje delo pri obravnavi izbrane učnevsebine v naslednjem šolskem letu. Učiteljevo aktivno sodelovanje pri raziskovalnju pedagoške prakse, bimoralo biti ustrezno overednoteno. To sicer ne pomeni, le dodatne finančne stimulacije ampak, bi se lahko včasu opravljanja akcijske raziskave učitleju za določen delež zmanjšala pedagoška obveznost. Pri strokovnemizobraževanju učiteljev raziskovalcev pa bi morale aktivno sodelovati tudi fakultete, ki izobražujejo učitelje, dabi se oblikovali učitelji, kompetentni za tovrstno neposredno raziskovalno delo v šoli.31

LITERATURABARKER, V. (2000) Students´reasoning about basic chemical thermodynamics and chemical bonding: whatchanges occur during a context-based post-16 chemistry course? International Journal of Science Education, 22,1171-1200.BOO, H. K. (1998) Students´ understandings of chemical bonds and the energetics of chemical reactions. Journalof Research in Science Teaching, 35, 569-581.BUTS, B., SMITH, R. (1987) HSC Chemistry Students´ understanding of the structure and properties ofmolecular and ionic compounds. Research in Science Education, 17, 192-201.GLAŽAR, S. A. (2007). Ali ima periodni sistem kot vir informacij ustrezno vlogo pri pouku kemije? V: I.Devetak, M. Vrtačnik (Ur.). Akcijsko raziskovanje za dvig kvalitete pouka naravoslovnih predmetov, Univerzav Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Naravoslovnotehniška fakulteta, Ljubljana.FERK SAVEC, V., WISSIAK GRM, K. S., DEVETAK, I. (2007). Raziskovanje v naravoslovnem izobraževanju– pot do znanja naravoslovja z razumevanjem?. V: I. Devetak, M. Vrtačnik (Ur.). Akcijsko raziskovanje zadvig kvalitete pouka naravoslovnih predmetov, Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta,Naravoslovnotehniška fakulteta, Ljubljana.HURST, M. O. (2002). How we Teach Molecular Structure to Freshmen. Journal of Chemical Education, 79, 763-764.KAM-WAH, L. L. (1999). A Comparision of University Lecturers´and Pre – Service Teachers` Understanding ofa Chemical Reaction at the Particulate Level. Journal of Chemical Education, 76, 1008 – 1012.LAZARINI, F., BRENČIČ, J. (1989). Splošna in anorganska kemija. DZS, Ljubljana, 71-74.NAKHLEH, M. B., SAMARAPUNGAVAN, A., SAGLAM, Y. (2005). Middle School Students’ Beliefs AboutMatter. Journal of Research in Science Teaching, 42, 581–612.PETERSON, R. F. (1993) Tertiary students´understanding of covalent bonding and structure concepts.Australian Journal of Chemical Education, 7, 11-15.PETERSON, R. F., TREAGUST, D. F. (1989). Grade-12 students´ misconceptions of covalent bonding. Journalof Chemical Education, 66, 459-460.ROBINSON, W. R. (1998). An Alternative Framework for Chemical Bonding. Journal of Chemical Education, 9,1074.ROBINSON, W. R. (2000). Learning about Atoms, Molecules and Chemical Bonds, A Case Study of Multiple-Model Use. Journal of Chemical Education, 77, 1110-1111.TABER, K. S. (1993) Stability in lability in student conceptions: some evidence from a case study. Paperpresented at the British Educational Research Association Annual Conference, University of Liverpool.TABER, K. S. (1994) Misunderstanding the ionic bond. Education in chemistry, 31, 100-103.TRENT K. D. (1997). Atomic Activities. The Science Teacher, 64, 34-37.VOGRINC, J. (2007). Akcijsko raziskovanje - most med kvalitativnim in kvantitativnim raziskovanjem. V: I.Devetak, M. Vrtačnik (Ur.). Akcijsko raziskovanje za dvig kvalitete pouka naravoslovnih predmetov, Univerzav Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Naravoslovnotehniška fakulteta, Ljubljana.VRTAČNIK, M., NAJI, M., GLAŽAR, S. A., MOŽINA, M., POŽEK-NOVAK, T., PUFIČ, T., SIKOŠEK, D.(1998). Učni načrt, Kemija, 8. in 9. razred, Zavod Republike Slovenije za šolstvo, Ljubljana.ZAHVALAAvtorji se za sodelovanje pri izvajanju raziskave zahvaljujemo vodstvom šol in učencem, ki so sodelovali vraziskavi. Za finančno podporo projekta Razvoj modela raziskovanja predagoške prakse za učinkovitopoučevanje naravoslovnih predmetov, v okviru katerega je potekala opisana akcijska raziskava, sezahvaljujemo financerjema - EU Evropskemu socialnemu skladu in Ministrstvu za šolstvo in šport RepublikeSlovenije.32

PRILOGA 1. Predpreizkus znanja (PPZ).PRILOGE IN OPOMBE1. Vodo poznaš v treh različnih agregatnih stanjih. Na črte napiši ustrezna agregatna stanja. V posamezne kvadratkenariši, kako si predstavljaš delce vode v različnih agregatnih stanjih.Legenda:delec vodeLed Tekoča voda Vodna para2. S čim vse povezuješ besedo ATOM? Napiši čim več besednih povezav.3. Oglej si modela dveh delcev snovi in odgovori na vprašanja.a. Kaj imata modela skupnega? ________________________________________________b. V čem se modela razlikujeta? _______________________________________________c. Ali modela predstavljata delce iste snovi? Obkroži. DA NE NE VEMPRILOGA 2. Preizkus znanja »Periodni sistem in zgradba atom« (PZA)1. V formuli spojine je atom vodika, atom dušika in trije atomi kisika. Napiši formulo te spojine.Formula spojine je ____________________.2. Dopolni besedilo.a Pri spajanju elementov s kisikom nastanejo spojine, ki jih imenujemo _____________.b Spojino s formulo KBr imenujemo ______________________ .3. Za element aluminij napiši naslednje podatke.a Simbol elementa: ________b Vrstno število: ________c Število protonov: ________ Število elektronov: ________č Skupina periodnega sistema, v kateri je element: __________d Perioda periodnega sistema, v kateri je element: __________e Število elektronov na zunanji lupini atoma: __________f Porazdelitev elektronov v atomu po lupinah: __________4. V atomih katerih elementov so naslednje razporeditve elektronov?V okvirček pod posamezno razporeditev elektronov napiši simbol elementa, ki ima v atomih podano razporeditevelektronov po lupinah.4.1 4.2 4.3Simbolelementa33

5. V tabeli je podana porazdelitev elektronov po lupinah v atomih različnih elementov. V zadnji stolpec tabele vpišisimbol elementa, ki ima dano razporeditev elektronov.Element Porazdelitev elektronov po lupinah SimbolA 2 2B 2 8 1C 2 8 5D 2 8 8 2S pomočjo tabele odgovori na zastavljena vprašanja.a Katera dva elementa sta v isti periodi periodnega sistema? _________________________Na osnovi česa si to ugotovil?________________________________________________b Katera dva elementa sta v isti skupini periodnega sistema? _________________________Na osnovi česa si to ugotovil? ________________________________________________6. V shemah so podani modeli delcev v različnih snoveh.A B C Č D EKatera shema ponazarja posamezno snov? Na črte zapiši črko, ki ponazarja delce v navedeni snovi.a Shema ponazarja zmes plinov. _____b Shema ponazarja trdno snov. _____c Shema ponazarja element. _____č Shema ponazarja spojino. _____d Shema ponazarja zmes elementa in spojine. _____7. Formula spojine je PI 3. Odgovori na vprašanja.a Iz katerih elementov je sestavljena spojina? ___________________________b Koliko atomov posameznih elementov je v spojini? ___________________________8. Katera ugotovitev velja za atome elementov, ki so v isti skupini periodnega sistema? Obkroži pravilno ugotovitev.ABCDV atomih elementov je različno število elektronov.Število zunanjih elektronov je v atomih elementov različno.Atomi elementov imajo enako število protonov.Atomi elementov imajo enako število lupin, zapolnjenih z elektroni.9. Katera ugotovitev je pravilna za atome istega elementa? Obkroži pravilno trditev.ABCDV atomih istega elementa je lahko različno število nevtronov.Število elektronov in protonov je v atomih lahko različno.Atomi elementov imajo lahko negativen ali pozitiven naboj.Razporeditev protonov po lupinah imenujemo tudi elektronska konfiguracija.10. Katera ugotovitev ni pravilna za zgradbo snovi?ABCDDelci v čistih snoveh so lahko molekule.Delci v elementih so lahko atomi in molekule.Delci v zmeseh so lahko atomi, molekule in ioni.Delci v spojinah so lahko le molekule.34

PRILOGA 3. Preizkus znanja »Povezovanje delcev« (PZV)1. Formula spojine je CaCl 2.a Kako imenujemo to spojino? _________________b Kateri osnovni delci sestavljajo to spojino? ________________2. Napiši formule ionskih spojin, ki nastanejo, če reagirajo naslednje kovine in nekovine ter jih poimenuj.Kovina Nekovina Formula spojine Ime spojinelitijjodmagnezijkisik3. Zapiši koliko elektronov vsebujejo naslednji delci:Cl _______ K + _______ O 2- _______4. Napiši formule ionov, ki nastanejo iz naslednjih atomov elementov:F _______ Ca ________ N _______5. Ali talina kalijevega jodida prevaja električni tok? Odgovor utemelji.6. Katera trditev o kovalentni vezi velja?ABCDKovalentna vez nastane, ko en atom odda elektron drugemu atomu.Kovalentna vez nastane, ko si dva atoma delita skupni elektronski par.Kovalentna vez je vez med molekulami spojin.Kovalentna vez je vez med elektronom in protonom v jedru atoma.7. S simboli elementov in valenčnimi elektroni prikaži vezne in nevezne elektronske pare v molekuli vodikovegafluorida.Koliko skupnih elektronskih parov si delita fluorov in vodikov atom? _____8. S pomočjo periodnega sistema in izpolni tabelo.Element 1 Element 2 Vrsta kemijske vezi v spojini medelementoma 1 in 2cezij fluorvodik fosfordušik kisikKakšne vrste delci gradijo spojine medelementoma 1 in 29. V molekuli amonijaka je en dušikov atom in trije vodikovi atomi.a Napiši formulo amonijaka. ____________b Koliko zunanjih elektronov ima dušikov atom? _______c S simboli elementov in valenčnimi elektroni prikaži v molekuli amonijaka vezne in nevezne elektronske pare.č Koliko elektronov potrebuje dušikov atom, da doseže polno zunanjo lupino? _____d Koliko skupnih elektronskih parov je v molekuli amonijaka? _______e Koliko kovalentnih vezi je v molekuli amonijaka? ________f Koliko neveznih elektronskih parov ima dušik v molekuli amonijaka? ________g Kako imenujemo kemijske vezi v molekuli amonijaka? ___________________h Molekula amonijaka je polarna. Ovrednoti trditev in ustrezno trditev podčrtaj.PRAVILNONAPAČNO35

10. Dopolni preglednico!Ime elementanatrijRazporeditev elektronov vlupinah atoma2,8,8,1SimbolionaN 3−Al 3+Razporeditev elektronov vlupinah ionaNabojiona2,8,8 1 −PRILOGA 4. Popreizkus naravoslovnega znanja (PoPZ)1. Za element žveplo napiši naslednje podatke.a Skupina periodnega sistema, v kateri se nahaja element: __________b Perioda periodnega sistema, v kateri se nahaja element: __________c Število elektronov na zunanji lupini atoma: __________d Simbol elementa: ________e Vrstno število: ________f Število protonov: ________g Število elektronov: ________h Porazdelitev elektronov v atomu po lupinah: __________2. Formula spojine je PH 3. Odgovori na vprašanja.a Iz katerih elementov je sestavljena spojina? ___________________________b Koliko atomov posameznih elementov je v spojini? ______________________3. V shemah so podani modeli delcev v različnih snoveh.A B C Č D ENa črte zapiši črke, ki ponazarjajo delce v navedeni snovi. Možnih je več rešitev.a Shema ponazarja zmes plinov. _____b Shema ponazarja trdno snov. _____c Shema ponazarja element. _____č Shema ponazarja zmes elementov. _____d Shema ponazarja spojino. _____e Shema ponazarja zmes elementa in spojine. _____4. Formula spojine je MgBr 2.a Kako imenujemo spojino? _________________b Kateri osnovni delci sestavljajo spojino? ________________Formula spojine je SO 2.a Kako imenujemo spojino? _________________b Kateri osnovni delci sestavljajo spojino? ________________36

5. S pomočjo periodnega sistema izpolni tabelo.Element 1 Element 2 Formula spojine Ime spojinenatrij bromkalcij kisikdušik kisikžveplo vodikVrsta kemijskevezi v spojiniKakšne vrste delcigradijo spojino6. Zapiši razporeditev elektronov po lupinah naslednjih delcev:S ________________ Ca 2+ _______________ Cl − ___ _______________7. Napiši naboje ionov elementov, ki jih podajajo spodnji simboli?Al _______ Be ________ P _______aV okvirčku s pomočjo simbolov elementov in valenčnih elektronov shematsko prikaži molekulo vodikovegabromida,. Označi vezne in nevezne elektronske pare.b Koliko skupnih elektronskih parov si delita atoma broma in vodika? _____c Koliko elektronov ima v zunanji lupini atom broma? ____8. Odgovori na vprašanja oz. dopolni.a Napiši formulo vode: ____________b Koliko zunanjih elektronov ima atom kisika? _______c Koliko elektronov potrebuje atom kisika, da ima polno zunanjo lupino? _____č V okvirček nariši shemo molekule vode tako, da prikažeš le vezne in nevezne elektrone.d Koliko vezi je v molekuli vode? ________e Kakšna vez je v molekuli vode? _______f Koliko neveznih elektronskih parov ima kisik v molekuli vode? ________9. Dopolni preglednico!Ime elementanatrijRazporeditev elektronov vlupinah atoma2,8,8,1SimbolionaCl −Al 3+Razporeditev elektronov vlupinah ionaNabojiona2,8,6 2 -37