TVT:n käyttö kemian opetuksessa Ari Myllyviita, FM, yhteisöpedagogi (AMK) Kemian ja matematiikan lehtori, Opettajakouluttaja, Oppikirjailija, Hankekoordinaattori, Helsingin yliopiston Viikin normaalikoulu
Kemia on kokeellinen tiede mihin tässä tvt:tä tarvitaan?
Fyysinen työympäristö on tärkeä ei luentoluokkaa Työskentely ryhmissä Laboratoriokonteksti
Tvt kemian opetuksessa -historiaa ja nykyiset käytännön sovellutukset lukion kemiassa
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
Mallinnus ja simulaatiot ChemSenseAnimator Avogadro (ChemSketch, MarvinSketch)
Opettajan oma kotisivu
Kurssisuunnitelmat nykyään peda.netissä
Virtuaalinen opiskeluympäristö Kannettavat tietokoneet Editoivat e-kirjat (lukio) Virtuaalinen opiskeluympäristö VLE
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)
Muokattavuus Tuo omia kuvia
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)
Kuratointi Ajantasaisten linkkien kokoaminen Scoop.it
Sähköinen oppikirja ja sähköinen vihko
Sähköinen oppikirja Orbitaali muokattava oppikirja
Kustomointi eli oppikirjan muokkaaminen omaan käyttöön sopivaksi (e-oppi)
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.
Nykyisten sähköisten oppikirjojen toimintaperiaate Ei muokattavat sisältö valmiina ei omaa opiskeluympäristöä Ei muokattavat sisältö valmiina - opiskeluympäristö Muokattavat oppikirjat sisältö aihio oma opiskeluympäristö
Sähköinen vihko muistiinpanot kuvitettuna
TVT Yläkoulun kemian opetuksessa
Esimerkkejä yläkoulun osalta Sähköinen oppikirja / Mobiilioppiminen Sähköinen vihko / peda.net Jaksollinen järjestelmä, kemialliset merkit ja alkuaineet ptable.com Orgaaninen kemia mallinnus Molview.org
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
Molview.org -ohjelma
Aloitussivu (klikkaa roskakoria)
Valitse alkuaine ja/tai valmis rakenne JOKO TAI https://youtu.be/sulesncsqeq
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
Eri valikot Erilaiset sidokset Valmiit molekyylit Varauksen lisääminen
Eri valikot Alkuaineet Voi poimia myös jaksollisesta järjestelmästä
Haku tietokannoista 1. PubChem 2. The RCSB Protein Data Bank 3. The Crystallography Open Database
IBUPRO-haku
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)
Työkalut Structural formula image: PNG-tiedosto 3D model image: 3D-mallin kuva, PNG-tiedosto MOL file: molekyylimallinnusohjelmiin soveltuva tiedostomuoto
MOLVIEW erilaiset esitysmuodot
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
Proteiinit
Elektronitiheyskuvat
mm. sidoskulmat https://youtu.be/zn75lkssbfc
Ionihilarakenteet
KE1 Kemiaa kaikkialla
Käsitekarttaohjelma - CmapTools
CmapTools-ohjelman tuloksia
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
Kemian ryhmäohjaus - Ari Myllyviita Kemian molekyylimallinnusohjelmat Mallintamisohjelmat maksulliset: Spartan, HyperChem ilmaiset: ChemSketch, ArgusLab, Symyx Draw, Avogadro, MarvinSketch http://pelu.jns.fi/iroi/kem/rakennus/ (online-ohjelma) www.wavefun.com (Spartan) www.hyper.com (Hyperchem) www.acdlabs.com (ChemSketch) www.arguslab.com (ArgusLab)
Molview online 3D-ohjelma
Molview 2D ja 3D
Molview - Poolisuus
KE2 Ihmisen ja elinympäristön kemia
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
MarvinSketch bit.ly/marvinsketch (Myllyviidan ja Pernaan ylläpitämä MarvinSketch sivusto) https://peda.net/yhdistykset/maolry/koulutus/dmfjk2l/materiaalit/kk/työpaja-2 (MAOL:in TVT-koulutushankkeiden sivusto, kemian koulutusmateriaalit)
Marvin- Sketch
Joko viivakaava tai täydellinen rakennekaava? Joko viivakaava tai täydellinen rakennekaava JOKO TAI Ari Myllyviita 9.11.2018 52
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 9.11.2018 53
VAIHE 2: Implisiittiset vedyt pois Varmistetaan vetyjen näkyminen vain heteroatomien yhteydessä (funktionaalinen ryhmä). Ari Myllyviita 9.11.2018 54
Vaihe 3: Jos täydellinen rakennekaava Täydelliseen rakennekaavaan valitaan Carbon labels ALWAYS (Preferences - kohdasta). JA Structurekohdasta Add Explicit Hydrogens Ari Myllyviita 9.11.2018 55
Paluu viivakaavaan? Jos haluaa palata viivakaavaesitysmuotoon. Poistetaan vedyt (viereinen kuva) ja poistetaan hiiliatomien merkinnät (Preferences osiosta Carbon labels Never) Ari Myllyviita 9.11.2018 56
MarvinSketch nimeää molekyylit (myös Abitti-versiossa) Miten kurssilla opetetaan orgaanisten molekyylien nimeäminen? Miksi? MarvinSketch tuottaa nimet ja toisinpäin nimestä rakenteen. Ari Myllyviita 9.11.2018 57
Vapaat elektroniparit VALITSE Ari Myllyviita 9.11.2018 58
Vapaat elektroniparit viivalla VALITSE Ari Myllyviita 9.11.2018 59
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
Spektroskopia (KE2) https://peda.net/p/myllyviita/spektroskopia
KE3 Reaktiot ja energia
Lukion kemia 3.kurssi Reaktiot ja energia Toimii myös ensimmäisestä kurssista lähtien Työselostus Käsitekartta tuntien koostaminen; käsitekartta rakentuu vaiheittain CmapTools ohjelma (http://cmap.ihmc.us/), FreeMind ohjelma Virtuaaliasiantuntijavierailu Adobe Connect Pro järjestelmän hyödyntäminen (Skypelläkin onnistuu) Kaasulait PhET-sivusto
ChemSense Animator -ohjelma
Virtuaaliluento polttoaineista (KE3)
www.asiantuntijaverkosto.fi
PhET-animaatiot ja animaatiotyökalut
KE4 Materiaalit ja teknologia
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
KE5 Kemiallinen tasapaino
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
Titrauskäyrien tuottaminen LoggerPro TINspire Geogebran käyttö kemian opetuksessa https://matikistinpohdiskelua. wordpress.com/2016/03/12/tit rauskayran-piirtaminen/
Opetus.tv ja Flipped classroom - pedagogiikka
Livescribe -kynät
TVT opettajan tukena
Opettajan oma blogi www.myllyviita.fi/kemia
Yhteisöllinen media opettajan tukena 1
Yhteisöllinen media opettajan tukena 2