TVT:n käyttö kemian opetuksessa

Transkriptio

1 TVT:n käyttö kemian opetuksessa Ari Myllyviita, FM, yhteisöpedagogi (AMK) Kemian ja matematiikan lehtori, Opettajakouluttaja, Oppikirjailija, Hankekoordinaattori, Helsingin yliopiston Viikin normaalikoulu

2

3 Kemia on kokeellinen tiede mihin tässä tvt:tä tarvitaan?

4 Fyysinen työympäristö on tärkeä ei luentoluokkaa Työskentely ryhmissä Laboratoriokonteksti

5 Tvt kemian opetuksessa -historiaa ja nykyiset käytännön sovellutukset lukion kemiassa

6 Hieman tvt-käytön historiaa Mallintaminen kemian opetuksen kurssien anti! Oma kotisivu kemian opetuksen kotisivu Käyntimäärien seuraaminen (Google analytics) Kotitehtävät, kurssisuunnitelman päivitykset Sähköiset oppimateriaalit Kemian opettajan blogi e-kirja? e-oppi/pernaa Orbitaalit 1-4, 5, uusi OPS Yammer Edmodo Edmodo ja peda.net virtuaalinen opiskeluympäristö Microsoft Teams Virtuaaliluennot (KE3) asiantuntija.fi Flippaaminen opetus.tv -videot Sähköiset muistiinpanot e-vihko

7 Mallinnus ja simulaatiot ChemSenseAnimator Avogadro (ChemSketch, MarvinSketch)

8 Opettajan oma kotisivu

9 Kurssisuunnitelmat nykyään peda.netissä

10 Virtuaalinen opiskeluympäristö Kannettavat tietokoneet Editoivat e-kirjat (lukio) Virtuaalinen opiskeluympäristö VLE

11 Yläkoulun kemia sähköisellä oppimateriaalilla ja opiskeluympäristöllä Sähköinen oppikirja (e-oppi) Keskustelu- ja arviointiympäristö (Edmodo) Sähköiset arviointityökalut myös motivoinnin apuna (Socrative, Kahuut) Dokumentointi valokuvat, videot omista kokeellisista töistä > sähköinen vihko (peda.net, voisi olla OneNote)

12 Muokattavuus Tuo omia kuvia

13 Teesit tulevaisuuden trendeistä opetuksessa tvt:tä hyödyntäen Kuratointi (arvioi lukemasi ja tarjoa muille) Kustomointi (tuunaa oma kirjasi, personoi) Kehittäminen (oman työn ja työyhteisön kehittäminen) Kimpassa (yhdessä, yhteistoiminnassa) Curate Customase Create - Collaborate Jakaminen Avoimuus Vapaat materiaalit Luottamus SOFT Share Open Free Trust (Mikko Jordman:) David Price: OPEN: How we ll work, live and learn in the future Samanaikaisopettajuus ja jaettu opettajuus Pelillisyys motivaation tukena (Gameducation) Vertaistuki, vertaisoppiminen Ubiikkiopetus, ubiikkikoulu (Tvt kaikessa mukana)

14 Kuratointi Ajantasaisten linkkien kokoaminen Scoop.it

15 Sähköinen oppikirja ja sähköinen vihko

16 Sähköinen oppikirja Orbitaali muokattava oppikirja

17 Kustomointi eli oppikirjan muokkaaminen omaan käyttöön sopivaksi (e-oppi)

18 Siirtyminen sähköisiin oppikirjoihin Se on prosessi ja joskus kivulias Verkko-oppimateriaalien kirjo voi olla moninainen, niidenkin valinnat perustuvat pedagogisiin valintoihin. Valintoja voi koulu ohjata opiskeluympäristö (tai joidenkin mukaan oppimisympäristö) valintojen kautta. Ovatko oppimateriaalit osa opiskeluympäristöä vai ei, on yleinen tilanne. Kustantajien julkaisemat näköisversiot oppikirjoista Netissä olevat valmiit materiaalit - verkkosivut PDF- tai joku oma julkaisuformaatti Ensimmäiset e-oppikirjat: Hyödynnetty verkon mahdollisuuksia mm. animaatioiden ja videoiden osalta Opettajan autonomia: Oikeus valita käytettävä oppikirja? Editoitavat e-oppikirjat: Opettajat voivat muokata oppikirjat omaan opetukseen soveltuviksi, lisätä omaa aineistoa (painotuksien mukaan), jakaa kirjassa omia tehtäviä ym.

19 Nykyisten sähköisten oppikirjojen toimintaperiaate Ei muokattavat sisältö valmiina ei omaa opiskeluympäristöä Ei muokattavat sisältö valmiina - opiskeluympäristö Muokattavat oppikirjat sisältö aihio oma opiskeluympäristö

20 Sähköinen vihko muistiinpanot kuvitettuna

21 TVT Yläkoulun kemian opetuksessa

22 Esimerkkejä yläkoulun osalta Sähköinen oppikirja / Mobiilioppiminen Sähköinen vihko / peda.net Jaksollinen järjestelmä, kemialliset merkit ja alkuaineet ptable.com Orgaaninen kemia mallinnus Molview.org

23 Molview yläkoulun opetuksessa Orgaanisten yhdisteiden rakennekaavojen piirtämisessä Molekyylien mallintamisessa (3D) Poolisuuden esittäminen (lukion oppimäärä), mutta voi toimia myös Samanlainen liuottaa samanlaista pohdinnoissa Molekyylin poolisuuden voimakkuus Hilanrakenteiden esittely

24 Molview.org -ohjelma

25 Aloitussivu (klikkaa roskakoria)

26 Valitse alkuaine ja/tai valmis rakenne JOKO TAI

27 Eri valikot Roskakori Pyyhkijä Undo/redo Valinta työkalut Värin valinta CH-valinta: Näyttää kaikki C and H atomit viivakaavan sijaan (ja toisin pain) Keskitä Siivoa 2D 3D antaa molekyylin 3Dkuvan

28 Eri valikot Erilaiset sidokset Valmiit molekyylit Varauksen lisääminen

29 Eri valikot Alkuaineet Voi poimia myös jaksollisesta järjestelmästä

30 Haku tietokannoista 1. PubChem 2. The RCSB Protein Data Bank 3. The Crystallography Open Database

31 IBUPRO-haku

32 Työkaluja työstämiseen Kuva voidaan viedä muihin ohjelmiin mm. kuvatiedostona. Myös MOL-tiedostomuoto on tuettu. Molekyylistä (yhdisteestä) saadaan piirrettyä myös IRspektri (mikä pulmallisesti ei onnistu MartvinSketchillä)

33 Työkalut Structural formula image: PNG-tiedosto 3D model image: 3D-mallin kuva, PNG-tiedosto MOL file: molekyylimallinnusohjelmiin soveltuva tiedostomuoto

34 MOLVIEW erilaiset esitysmuodot

35 3D-kuvan tuottaminen Kuvan tuottaminen: GLmol, Jmol ja ChemDoodle. GLmol oletus moottori GLmol and ChemDoodle perustuu WebGL, mikä tukee 3D grafiikkaa Jos WebGL ei ole tuettu selaimessa, käytetään Jmol -muotoa

36 Proteiinit

37 Elektronitiheyskuvat

38 mm. sidoskulmat

39 Ionihilarakenteet

40 KE1 Kemiaa kaikkialla

41 Käsitekarttaohjelma - CmapTools

42 CmapTools-ohjelman tuloksia

43 Lukion kemia 1.kurssi Kemiaa kaikkialla Ehkä selkeämmin KE2-kurssin työkaluja uuden opetussuunnitelman puitteissa. Mutta sopivat myös yläkoulun orgaanisen kemian opetukseen Sähköinen oppikirja Molekyylimallinnusohjelman käyttö ChemSketch Avogadro MarvinSketch SymyxDraw Online molekyylimallinnusohjelmat MolView, molview.org Edumol

44 Kemian ryhmäohjaus - Ari Myllyviita Kemian molekyylimallinnusohjelmat Mallintamisohjelmat maksulliset: Spartan, HyperChem ilmaiset: ChemSketch, ArgusLab, Symyx Draw, Avogadro, MarvinSketch (online-ohjelma) (Spartan) (Hyperchem) (ChemSketch) (ArgusLab)

45 Molview online 3D-ohjelma

46 Molview 2D ja 3D

47 Molview - Poolisuus

48 KE2 Ihmisen ja elinympäristön kemia

49 Kemia KE2 - Ihmisen ja elinympäristön kemiaa Kemian mikromaailman ilmiöiden kuvaaminen mallintaminen animaatiot MarvinSketch ohjelman käyttö, bit.ly/marvinsketch Isomeriassa em. molekyylimallinnusohjelmien käyttö tutkielma jostakin isomeria lajista Tuore idea on käyttää vertaisarvioita (uusi OPS), joka myös palkitaan pisteillä

50 MarvinSketch bit.ly/marvinsketch (Myllyviidan ja Pernaan ylläpitämä MarvinSketch sivusto) (MAOL:in TVT-koulutushankkeiden sivusto, kemian koulutusmateriaalit)

51 Marvin- Sketch

52 Joko viivakaava tai täydellinen rakennekaava? Joko viivakaava tai täydellinen rakennekaava JOKO TAI Ari Myllyviita

53 VAIHE 1: Hiilet näkeviin tai ei? VAIHE1: Viivakaava tai täydellinen rakennekaava Valitaan se, näytetäänkö hiilet lainkaan tai kaikki (ei muita vaihtoehtoja käytetä!!!) EI TÄTÄ Ari Myllyviita

54 VAIHE 2: Implisiittiset vedyt pois Varmistetaan vetyjen näkyminen vain heteroatomien yhteydessä (funktionaalinen ryhmä). Ari Myllyviita

55 Vaihe 3: Jos täydellinen rakennekaava Täydelliseen rakennekaavaan valitaan Carbon labels ALWAYS (Preferences - kohdasta). JA Structurekohdasta Add Explicit Hydrogens Ari Myllyviita

56 Paluu viivakaavaan? Jos haluaa palata viivakaavaesitysmuotoon. Poistetaan vedyt (viereinen kuva) ja poistetaan hiiliatomien merkinnät (Preferences osiosta Carbon labels Never) Ari Myllyviita

57 MarvinSketch nimeää molekyylit (myös Abitti-versiossa) Miten kurssilla opetetaan orgaanisten molekyylien nimeäminen? Miksi? MarvinSketch tuottaa nimet ja toisinpäin nimestä rakenteen. Ari Myllyviita

58 Vapaat elektroniparit VALITSE Ari Myllyviita

59 Vapaat elektroniparit viivalla VALITSE Ari Myllyviita

60 Isomerian opetus (KE2) KE2 LOPS2003 Keskeiset sisällöt alkuaineiden ominaisuudet ja jaksollinen järjestelmä elektroniverhon rakenne ja atomiorbitaalit hapetuslukujen määräytyminen ja yhdisteen kaava kemiallinen sidos, sidosenergia ( KE3) ja aineen ominaisuudet atomiorbitaalien hybridisoituminen ja orgaanisten yhdisteiden sidosja avaruusrakenne isomeria KE2 LOPS15 Keskeiset sisällöt orgaanisten yhdisteiden, kuten hiilivetyjen, happi- ja typpiyhdisteiden, rakenteiden mallintaminen ja kuvaaminen erilaisilla malleilla avaruusrakenne ja isomeria orgaanisten yhdisteiden ominaisuuksien selittäminen rakenteen avulla aineen rakenteen analyysimenetelmät, kuten spektroskopia

61 Spektroskopia (KE2)

62 KE3 Reaktiot ja energia

63 Lukion kemia 3.kurssi Reaktiot ja energia Toimii myös ensimmäisestä kurssista lähtien Työselostus Käsitekartta tuntien koostaminen; käsitekartta rakentuu vaiheittain CmapTools ohjelma ( FreeMind ohjelma Virtuaaliasiantuntijavierailu Adobe Connect Pro järjestelmän hyödyntäminen (Skypelläkin onnistuu) Kaasulait PhET-sivusto

64 ChemSense Animator -ohjelma

65 Virtuaaliluento polttoaineista (KE3)

66

67

68 PhET-animaatiot ja animaatiotyökalut

69 KE4 Materiaalit ja teknologia

70 Materiaalit ja teknologia (KE4) Tavoitteet Kurssin tavoitteena on, että opiskelija osaa käyttää ja soveltaa materiaaleihin ja teknologiaan liittyviä kemian käsitteitä jokapäiväisen elämän, ympäristön ja yhteiskunnan ilmiöissä osaa tutkia kokeellisesti ja malleja käyttäen materiaaleihin ja sähkökemiaan liittyviä ilmiöitä harjaantuu ilmaisemaan itseään kemialle ominaisilla tavoilla ja analysoimaan argumentointia eri tietolähteissä osaa käyttää tieto- ja viestintäteknologiaa tuotosten muodostamisessa. Keskeiset sisällöt kemian merkitys teknologiassa ja yhteiskunnassa metallien ja polymeerien ominaisuudet, käyttö ja elinkaari hapetusluvut ja hapetus-pelkistysreaktiot sähkökemian keskeiset periaatteet: jännitesarja, normaalipotentiaali, kemiallinen pari ja elektrolyysi kemiallisten reaktioiden matemaattisen soveltamisen syventäminen tutkimuksen tai ongelmanratkaisun ideointi ja suunnittelu sekä yhteistyön rooli kemiallisen tiedon tuottamisessa

71 KE5 Kemiallinen tasapaino

72 Kemiallinen tasapaino (KE5) Opetus.tv videot (flipped classroom tunteja käytetään laskujen tekemiseen, kotona katsotaan videot) Kokeelliset työt - Työselostus Tasapaino-ilmiöiden mallintaminen, animointi PhET-sivusto Paljon kvantitatiivista laskemista Älykynän käyttö LiveScribe: audio-pdf