TVT:n käyttö kemian opetuksessa

Transkriptio

1 1. MarvinSketch mallinnusohjelman käyttö opetuksessa, 2. TVT kemian opetuksessa (pedagoginen lähestymistapa) 3. Spektroskopia Lukion kemian uusi teema TVT:n käyttö kemian opetuksessa Ari Myllyviita, FM, yhteisöpedagogi (AMK) Kemian ja matematiikan lehtori, Opettajakouluttaja, Oppikirjailija, Hankekoordinaattori, Helsingin yliopiston Viikin normaalikoulu Vieraileva tutkija, Johannesburgin yliopisto, Etelä-Afrikka

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

3 Fyysinen työympäristö on tärkeä ei luentoluokkaa Työskentely ryhmissä Laboratoriokonteksti

4 TVT kemian opetuksessa työpaja 1. Mallinnus (nykypedagogiikkaa), animaatiot, simulointi 2. Uuden tyyppiset oppikirjat 3. Kognitiiviset työkalut kemian opetuksessa

5 1. Mallinnus, animointi, simulaatiot

6 Modeling theoretical and research approaches A model is a readily perceptible entity by means of which the abstractions of a theory may be brought to bear on some aspects of the world-as-experienced in an attempt to understand it. (Gilbert). There are two types of models: mental models Mental models are representations that we build in order to explain or predict a situation, they are often forerunners of misconceptions (Kind, 2004). Mental models are created in the moment when they are needed and are then discarded when they are no longer needed. material models. Material models are expressed mental models (Gilbert et al., 2000) that are built to communicate with other individuals. Material models can be symbolic, experimental, or iconic.

7 Modeling theoretical and research approaches The use of modern computer-based molecular modelling has proven to be highly productive in chemical research (Justi & Gilbert, 2002). Computer-based molecular modelling opens various possibilities for teaching chemistry (Aksela & Lundell, 2008). Barak and Dori (2005) found that using computer-based models helped promote students understanding of chemistry at four levels: the macroscopic, microscopic, symbolic and chemical process levels. They also found that computer based visual models helped students understand chemical concepts, theories, and molecular structures.

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

9 Mallinnus ja simulaatiot ChemSenseAnimator Avogadro (ChemSketch, MarvinSketch)

10 Molview online 3D-ohjelma

11 Molview 2D ja 3D

12 Molview - Poolisuus

13 Mallintaminen uusi lähestymistapa Kemian opetukseen Sidosteoria (esimerkki) Jos elektronegatiivisuusero kahden atomin välillä on suurempi kuin 1,8 puhumme ionisidoksesta, jos alle puhumme kovalenttisesta sidoksesta. (mihin perustuu 1,8?) On kuitenkin poikkeuksia, mm. HF Molemmat sidostyypit perustuvat sähköisiin vuorovaikutuksiin atomissa Kovalenttinen ja ionisidos voidaan tulkita jatkumoksi, ei vastakkaisiksi ominaisuuksiksi. Kyse on enemmän elektronien jakautumisesta sidokseen liittyvien atomien kesken (molecular electrostatic potential, MEP)

14 Mallintaminen - Elektronegatiivisuus

15 More about Bond Theory Why modeling is about drawings Research suggest that teachers avoid talking about atoms in relation to bonding. Teachers are encouraged to focus on molecules and ions rather than atoms, on how molecules and ions behave rather than on how they are formed Chemical bonds should be understood as physical forces holding together chemical systems such as lattices and molecules. There are electrostatic attractions both within molecules and between molecules When talking about metallic bonding it is necessary to emphasise the non-molecular nature of metallic bonding.

16 ChemSense Animator sri.com/download/

17 ChemSenseAnimator -ohjelma

18

19 PhET-animaatiot ja animaatiotyökalut

20 2. Uuden tyyppiset oppikirjat Editoitavuus

21 Muokattavuus Tuo omia kuvia

22 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)

23 Kuratointi Ajantasaisten linkkien kokoaminen Scoop.it

24 Sähköinen oppikirja Orbitaali muokattava oppikirja

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

26 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. Netissä olevat valmiit materiaalit - verkkosivut Kustantajien julkaisemat näköisversiot oppikirjoista 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.

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

28 Sähköinen vihko muistiinpanot kuvitettuna

29 3. Kognitiiviset työkalut

30 Käsitekarttaohjelma - CmapTools

31 CmapTools-ohjelman tuloksia

32 LUKION KEMIAN KURSSIT

33 KE1 Kemiaa kaikkialla

34 Lukion kemia 1.kurssi Sähköinen oppikirja Molekyylimallinnusohjelman käyttö MolView(.org) Ptable ChemSketch Avogadro MarvinSketch SymyxDraw

35 KE2 - Ihmisen ja elinympäristön kemiaa

36 Kemia KE2 - Ihmisen ja elinympäristön kemiaa Kemian mikromaailman ilmiöiden kuvaaminen mallintaminen animaatiot ChemSense Animator ohjelman käyttö (KE3?) Isomeriassa molekyylimallinnusohjelmien käyttö tutkielma jostakin isomeria lajista Tuore idea on käyttää vertaisarvioita (uusi OPS), joka myös palkitaan pisteillä

37 KE3 - Reaktiot ja energia

38 ChemSense Animator -ohjelma

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

40 CmapTools-ohjelman tuloksia

41 Virtuaaliluento polttoaineista (KE3)

42

43 KE4 - Materiaalit ja teknologia

44 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

45 KE5 - Kemiallinen tasapaino

46 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

47 Opetus.tv ja Flipped classroom - pedagogiikka

48 Livescribe -kynät

49 TVT opettajan tukena Community of Practices Kemian opettajien vertaisryhmä Facebookissa Kemian opettajan blogi

50 Opettajan oma blogi

51 Yhteisöllinen media opettajan tukena 1

52 Yhteisöllinen media opettajan tukena 2