Digiaineistojen, ohjelmistojen ja yhteisöllisen median pedagoginen hyödyntäminen kemiassa

Transkriptio

1 Digiaineistojen, ohjelmistojen ja yhteisöllisen median pedagoginen hyödyntäminen kemiassa Ari Myllyviita Kemian ja matematiikan lehtori Opettajakouluttaja Helsingin yliopiston Viikin normaalikoulu

2 Oma kotisivut

3 Kemian blogini Teemoja

4 Pedagogiset työkalut Kognitiiviset työkalut Metakognitiiviset työkalut Kemian ja fysiikan opetuksen kokonaisuus Mallintaminen Simulointi Visualisointi Käsitteiden hallinta (kemian kieli) Kokeellisuus Tutkiva oppiminen Opiskelun tukeminen (käsitekartat) Dokumentointi (työselotukset, posterit) Sähköiset oppimisympäristöt Reflektointi (blogipedagogiikka) Itsearviointi Arviointi

5 TVT kemian ja fysiikan opetuksessa Fysiikka Tieto- ja viestintäteknologiaa käytetään muun muassa mallintamisen välineenä, tutkimusten tekemisessä ja tuotosten laatimisessa. osaa käyttää tieto- ja viestintäteknologiaa opiskelun tukena. (FY1) osaa käyttää tieto- ja viestintäteknologiaa tutkimusten tekemisessä. (FY3) osaa käyttää tieto- ja viestintäteknologiaa mallintamisen välineenä. (FY5) osaa käyttää tieto- ja viestintäteknologiaa tuotosten muodostamisessa. (FY6) Kemia Tieto- ja viestintäteknologiaa käytetään muun muassa mallintamisen välineenä, tutkimusten tekemisessä ja tuotosten laatimisessa. osaa arvioida kemian ja siihen liittyvän teknologian merkitystä yksilön ja yhteiskunnan kannalta. osaa käyttää tieto- ja viestintäteknologiaa mallintamisen välineenä. (KE2) osaa käyttää tieto- ja viestintäteknologiaa tuotosten muodostamisessa. (KE4)

6 Mitä taitoja vastaamisessa tarvitaan? Vastaustekstin kirjoittaminen fysiikan/kemian luonteen mukaista esitystapaa käyttäen. Kaavojen, suureyhtälöiden ja reaktioyhtälöiden kirjoittaminen jollakin editorilla. Kemiassa rakennekaavojen tuottaminen Kuvien ja kuvioiden piirtäminen Kuvaajan piirtäminen ja analysoiminen Erilaisten aineistojen käyttäminen CAS-ohjelman käyttö Tarkoituksenmukaisen työvälineen valitseminen

7 Tehtävistä Monivalinnat ovat ajankäytöltään tehokas tapa arvioida perusasioita. Kaikkia orgaanisia rakennekaavoja ei tarvitse tuottaa itse. Laskennallisten yhtälöiden ratkaisemiseen voi käyttää symbolisen laskennan ohjelmaa. Laskujen välivaiheita ei tarvitse kirjoittaa, kunhan ratkaisusta käy ilmi, mihin tilanteeseen ja yhtälöihin ratkaisu symboleineen perustuu. Aineistot tukevat soveltamista uusissa tilanteissa.

8 Kokeessa vastaaminen Kemian sähköisessä ylioppilaskokeessa tarvitaan vastaavaa osaamista kuin perinteisissä kemian ylioppilaskokeissa. Materiaalina voidaan käyttää myös videoita, ääntä ja simulaatioita. Mittausaineistot voivat olla aiempaa laajempia. Molekyylimalleja voidaan tarkastella esimerkiksi kuvien, videoiden tai kokeeseen upotetun interaktiivisen mallin (esim. Jsmol) avulla. Taulukkotietoja on käytettävissä ohjelmana, tietokantana tai tiedostoina. Kokelaalla on käytössään MAOL-digitaulukot (Otava) sekä erilaisia laskinohjelmia. Ylioppilastutkinnon kokeissa on mahdollista käyttää erillistä laskinta ja painettua taulukkoaineistoa syksyn 2020 kokeeseen saakka. Erillistä laskinta ja painettua taulukkoaineistoa koskevat samat ohjeistukset kuin paperisessa kokeessa.

9 Kuvaavat vastauksissa Kuvaajat tuotetaan koejärjestelmässä käytettävissä olevilla ohjelmilla ja ne liitetään kuvakaappauksina osaksi vastausta. Ohjelma kannattaa valita siten, että sen ominaisuudet riittävät ratkaisun kaikkiin vaiheisiin esimerkiksi yhtenäisen kaarevan viivan tuottamiseen ja graafiseen derivointiin. Eri ohjelmat sopivat erilaisiin tilanteisiin. Käytössä on esimerkiksi LoggerPro, Geogebra, Casion ClassPad Manager ja TI-Nspire. Kuvaajaan merkitään akselien nimet, yksiköt ja asteikko. Mittauspisteisiin sovitetaan asianmukainen suora tai käyrä. Kuvaajaan merkitään johtopäätösten kannalta olennaiset kohdat, kuten ekvivalenttikohta titrauskäyrässä tai hetkellistä nopeutta laskettaessa kyseinen tangentti. Apuna voi käyttää kuvankäsittelyyn tarkoitettua ohjelmaa.

10 Sisältöjä Pedagogiset valinnat Mallintaminen ChemSence Animator ohjelman käyttö MolView, MarvinSketch Simulointi PhET-simulaatiot Kognitiiviset työkalut CmapTools Metakognitiiviset työkalut Blogit Arviointityökalut, Abitti

11 Mallinnus ja simulaatiot kemiassa ChemSenseAnimator Avogadro (MolView, ChemSketch, MarvinSketch)

12 KE1: Kemiaa kaikkialla Kurssi on motivointikurssi kemia ei ole sillisalaatti, punaisen langan löytäminen käsitekarttaohjelman käyttö Kemian informaation hankinta, Mallinnus, 2D 3D, MolView, elektronitiheys Kemian puheen tuottaminen, posterit kurssin yhtenä tuotoksena (vertaisarvioitavaksi! esitysgrafiikan käyttö)

13 Käsitekarttaohjelma - CmapTools

14 CmapTools-ohjelman tuloksia

15 Miellekartat - Freemind Oppimispolut - Canva Miellekartat x.php/main_page Canva Learn:

16 KE2 - Ihmisen ja elinympäristön kemiaa Käsitteistö Käsitekartta CmapTools Spektroskopia -osio Isomeriassa molekyylimallinnusohjelmien käyttö tutkielma jostakin isomeria lajista Tuore idea on käyttää vertaisarvioita (uusi OPS), joka myös palkitaan pisteillä

17 Spektroskopia SDBS-tietokanta

18 Spektroskopia aineisto

19 Molekyylimallinnus poolisuuden ymmärtämiseen KE2-kurssilla MolView ohjelman käyttö (selainpohjainen työkalu) Riittävä antamaan kuvan elektronien jakautumisesta molekyylissä poolisuuden ja poolittomuuden ymmärtäminen (perusasia heikkojen sidoksien käsittelyssä)

20 Molview 2D ja 3D

21 Molview - Poolisuus

22 Tehtävä 2 Piirtäkää MolView ohjelmalla seuraavat molekyylit: Propaani, Propanoni, Propanoli, Propaanihappo Vertailkaa elektroniverhojen rakennetta ja luokitelkaa molekyylit poolisuuden mukaan Huomioi: ei suoraan tue vetysidoksen ja dipoli-dipoli-sidoksen eroa

23 KE3 - Reaktiot ja energia Reaktioyhtälöiden kirjoittaminen Kemian mikromaailman ilmiöiden kuvaaminen mallintaminen animaatiot (KE3 kurssille) ChemSense Animator ohjelman käyttö Käsitteistö Käsitekartta CmapTools Työselostukset (kaikilla kursseilla) Reaktioyhtälöiden kirjoittaminen kaava- tms. editorilla

24 ChemSense Animator Käyttöohjeet

25 ChemSense Animator ohjelma Käyttäytymistieteellinen tiedekunta / Ari Myllyviita

26

27 ChemSence Animator Frameihin sisällytään kuvakkeiden mukaan sisältöä, joita sitten siirretään tai muutetaan seuraavaan frameen Animaatio koostuu kuvista Frameista

28 Kuvakkeiden toiminnallisuudet

29 Valikkorivin toiminnallisuudet ryhmän muodostaminen ja purku Valintatyökalun avulla valitaan Framelle tehdyistä tietyt objektit Group-toiminnolla yhdistetään valitut objektit yhdeksi objektiksi

30 Valikkorivin toiminnallisuudet animaation tuottaminen

31 Opetusvideon tekeminen Screencast-O-Matic

32 Yhteisöllinen media opettajan tukena 1

33 Yhteisöllinen media opettajan tukena 2

34 Päivitetty MYA MarvinSketch Ari Myllyviita FM, yhteisöpedagogi (AMK) Kemian ja matematiikan lehtori Helsingin yliopiston Viikin normaalikoulu Ari Myllyviita 34

35 Ohjeet 5. Ohjelman käyttö Sisältö bit.ly/marvinsketch Ari Myllyviita 35

36 Mihin MarvinSketch taipuu Molekyylien piirtäminen 2D 3D Reaktioyhtälöiden kirjoittaminen (orgaaninen kemia) Ari Myllyviita 36

37 Valikot - Edit Molekyylin pyöritys, paina F7 vrt. valinta -painike Ari Myllyviita 37

38 Valikot Edit Preferences Ari Myllyviita 38

39 Vapaat elektroniparit näkyviin EI TOIMI NORMIOHJELMALLA? Ari Myllyviita 39

40 Valikot View Bond Length Ari Myllyviita 40

41 Valikot - Insert Vasen reuna Ari Myllyviita 41

42 Bond - Pikavalikosta Vasen reuna Ari Myllyviita 42

43 Valikot - Atom Oikea reuna Valitse alkuaine Ari Myllyviita 43

44 Valikot - Bond Vasen reuna Ari Myllyviita 44

45 Valikot Calculations Ari Myllyviita 45

46 1. Viivakaava vai täydellinen rakennekaava? MarvinSketch Pedagogisia valintoja? Ari Myllyviita 46

47 Joko viivakaava tai täydellinen rakennekaava? Joko viivakaava tai täydellinen rakennekaava JOKO TAI Ari Myllyviita 47

48 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 48

49 VAIHE 2: Implisiittiset vedyt pois Varmistetaan vetyjen näkyminen vain heteroatomien yhteydessä (funktionaalinen ryhmä) Ari Myllyviita 49

50 Täydelliseen rakennekaavaa n valitaan Carbon labels ALWAYS (Preferences - kohdasta). JA Structurekohdasta Add Explicit Hydrogens Vaihe 3: Jos täydellinen rakennekaava Ari Myllyviita 50

51 Paluu viivakaavaan? Jos haluaa palata viivakaavaesitysmuotoon. Poistetaan vedyt (viereinen kuva) ja poistetaan hiiliatomien merkinnät (Preferences osiosta Carbon labels Never) Ari Myllyviita 51

52 Vapaat elektroniparit VALITSE Ari Myllyviita 52

53 Vapaat elektroniparit viivalla VALITSE Ari Myllyviita 53