Złota filiżanka

Poprawna odpowiedź

C

Wymaganie ogólne

2.1 Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Uczeń opisuje właściwości substancji i wyjaśnia przebieg prostych procesów chemicznych;
2.2 Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Uczeń zna związek właściwości różnorodnych substancji z ich zastosowaniami i ich wpływ na środowisko naturalne;

Wymaganie szczegółowe

1.5 Substancje i ich właściwości. Uczeń klasyfikuje pierwiastki na metale i niemetale/ odróżnia metale od niemetali na pod stawie ich właściwości.
3.1 Reakcje chemiczne. Uczeń opisuje różnice w przebiegu zjawiska fizycznego i reakcji chemicznej / podaje przy kłady zjawisk fizycznych i reakcji chemicznych zachodzących w otoczeniu człowieka/ planuje i wykonuje doświadczenia ilustrujące zjawisko fizyczne i reakcję chemiczną.

Komentarz

Wstęp do zadania został zainspirowany wycieczką do skarbca Grünes Gewölbe w Dreźnie, dlatego też opis zabytkowego serwisu do kawy przypomina stylem opisy z przewodników turystycznych bądź prospektów reklamowych, z którymi można się zetknąć w codziennym życiu. Rozpatrując wstęp do zadania w kategoriach reklamy, można sobie łatwo wyobrazić sytuację, w której człowiek zafascynowany walorami estetycznymi serwisu, mógłby zapragnąć nabyć podobny produkt w celach użytkowych. Muzealny serwis do kawy jest tak naprawdę kunsztownym wyrobem jubilerskim i, podobnie jak jajka Fabergé, pełni on funkcję wyłącznie dekoracyjną, jednak dociekliwy uczeń, niezrażony horrendalnymi kosztami ewentualnych napraw jubilerskich, mógłby zapytać, dlaczego właściwie nie można go używać do picia gorącej herbaty czy kawy. Zadanie stawia ucznia w sytuacji, w której musi się on krytycznie odnieść do właściwości filiżanek i wskazać argument, który decyduje o ich małej przydatności użytkowej. Jednym z celów kształcenia zakładanych w nowej podstawie programowej (NPP) dla przedmiotu chemia jest rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów, ze szczególnym uwzględnieniem takich umiejętności jak powiązanie właściwości substancji z ich zastosowaniem. Uczeń nie tylko powinien znać właściwości danej substancji (w tym przypadku złota), ale również rozumieć, jakie cechy fizyczne bądź chemiczne decydują o jej konkretnym zastosowaniu, a zatem także umieć przewidywać wpływ danej właściwości fizykochemicznej substancji na właściwości przedmiotów z niej wykonanych.

Pytanie jest standardowe (sprawdza, czy uczeń zna właściwości fizykochemiczne metali), ale jego kontekst jest oryginalny. Uczeń gimnazjum powinien znać ogólne właściwości metali i wiedzieć, że są to substancje stałe (z wyjątkiem rtęci), z metalicznym połyskiem, kowalne (możliwe do obróbki poprzez kucie), ciągliwe (a więc zdolne do rozciągania), dobrze przewodzące ciepło i prąd elektryczny, mające dość wysokie temperatury topnienia i wrzenia. Omawiane zadanie dotyczy właściwości metalu szlachetnego, który towarzyszy ludziom od kilku tysięcy lat – złota. Złoto wykorzystywane jest nie tylko w jubilerstwie (biżuteria, ozdobne przedmioty) czy w finansach (jako realne zabezpieczenie papierowych i elektronicznych pieniędzy), ale także w przemyśle (np. galwanizacja metali mniej odpornych na czynniki chemiczne i atmosferyczne), w elektronice (przewody elektryczne, pokrycie styków kabli elektronicznych), w medycynie (np. leczenie reumatoidalnego zapalenia stawów), a nawet w przemyśle spożywczym (jako dodatek do żywności E 175). Złoto i złote przedmioty pojawiają się też często w filmach, w książkach, na lekcjach historii i plastyki (skarby faraonów, złote monety), a więc jest mało prawdopodobne, aby uczniowie nigdy nie zetknęli się z tym cennym kruszcem i zupełnie nie znali jego właściwości.

Zadanie sprawdza umiejętność wnioskowania o właściwościach obiektu na podstawie wiadomości. Aby sprawdzić zrozumienie, a nie odtworzenie informacji z pamięci, w pytaniu celowo użyto sformułowań znanych uczniowi z życia codziennego, a nie ze szkoły, pytając, czy złote filiżanki mogą: „popękać”, „stłuc się”, „poparzyć usta”, „skorodować”.

Do udzielenia poprawnej odpowiedzi niezbędne jest:

• przypomnienie sobie lub odczytanie z układu okresowego, że złoto jest metalem, a więc posiada właściwości typowe dla metali;
• przypomnienie sobie, że metale są ciągliwe i kowalne, a więc nie pękają pod wpływem wysokich temperatur, a do ich stopienia potrzebna jest temperatura dużo wyższa od temperatury wrzenia wody (dystraktor A, dystraktor – tzn. odpowiedź błędna);
• wyciągnięcie kolejnego wniosku z faktu, że metale są kowalne i ciągliwe – złoto nie jest kruche, a zatem złotego przedmiotu nie można stłuc (dystraktor B);
• przypomnienie sobie, że wszystkie metale dobrze przewodzą ciepło, a więc gdyby do filiżanki wykonanej ze złota wlać gorącej wody, to można by było poparzyć sobie usta o brzegi naczynia (odpowiedź C, odpowiedź prawidłowa);
• skojarzenie faktu, że złoto jest metalem szlachetnym, a więc nie ulega korozji (rdzewieniu) (dystraktor D).

Badanie przeprowadzono na grupie 1847 uczniów pierwszych klas szkół ponadgimnazjalnych. W poniższej tabeli przedstawiono częstość wyboru poszczególnych odpowiedzi (gwiazdką oznaczono odpowiedź poprawną). Wartości nie sumują się do 100%, ponieważ pewna część uczniów nie wybrała żadnej odpowiedzi.

Prawdopodobieństwo udzielenia poprawnej odpowiedzi drogą losową wynosiło 25%. Zadanie poprawnie rozwiązało nieco ponad 57% uczniów biorących udział w badaniu. Prawie 13% uczniów zaznaczyło, że filiżanki mogą pęknąć, a 12%, że mogą się stłuc. Tak więc 24,3% uczniów wybrało odpowiedzi mówiące, że gorąca woda i zwykłe użytkowanie mogą powodować uszkodzenia mechaniczne filiżanek wykonanych ze złota. Z kolei, prawie 17% uczniów wybrało dystraktor D, mówiący o tym, że gorąca woda może spowodować korozję złotych filiżanek. Odpowiedź tę mogli wybrać uczniowie, którzy zauważyli, że polecenie dotyczy filiżanek wykonanych z metalu i automatycznie skojarzyli metale z korozją, nie wzięli jednak pod uwagę, że złoto jest metalem szlachetnym, a więc odpornym na korozję. W przypadku tego dystraktora dodatkowym problemem mogło być użycie terminu korozja, pomimo faktu, że jest on obecny w wymaganiach NPP (uczniowie zapewne lepiej kojarzą będący w powszechnym użyciu termin rdzewienie).

Na wykresie 1. przedstawiono rozkład częstości odpowiedzi udzielonych przez uczniów w badaniu.

Wykres 1. Rozkład częstości odpowiedzi udzielonych przez uczniów podzielonych na osiem równolicznych grup. Na osi X zaznaczono poziom ucznia (1 – grupa uczniów, którzy uzyskali najniższe średnie wyniki w chemicznej części testu, 8 – grupa o najwyższych wynikach), zaś na osi Y – odsetek uczniów z danej grupy, którzy wybrali daną odpowiedź.

Na podstawie wykresu można wywnioskować, że zadanie to było dla uczniów umiarkowanie łatwe. Nawet uczniowie, którzy uzyskali najniższe wyniki z całego testu (grupa 1), odpowiedź poprawną (C) wybierali częściej niż którąkolwiek z pozostałych odpowiedzi. Zadanie dość dobrze różnicuje uczniów o średnim i wysokim poziomie umiejętności. Odsetek odpowiedzi poprawnych wśród uczniów o najniższym poziomie umiejętności wyniósł ok. 34% i rósł dla wszystkich grup uczniów, by osiągnąć wartość 80,5% wśród uczniów o najwyższym poziomie umiejętności (grupa 8). W grupie uczniów, którzy najsłabiej wypadli w całym teście, najchętniej wybieranym dystraktorem była odpowiedź B, a najmniej popularnym dystraktor 4 (odp. D). Z kolei dla uczniów na wyższych poziomach umiejętności (grupy 4–8) najchętniej wybieranym dystraktorem była odpowiedź D. Dystraktorem najrzadziej wybieranym przez uczniów o przeciętnych i wysokich umiejętnościach (grupy 5–8) była odpowiedź B, a zatem uczniowie dobrzy odrzucali możliwość stłuczenia metalowych filiżanek. 

Chociaż prezentowane zadanie dotyczy wnioskowania o cechach przedmiotu na podstawie właściwości fizykochemicznych materiału, z którego został wykonany, to mierzona umiejętność jest tak uniwersalna, że przyda się wszędzie tam, gdzie potrzebna jest umiejętność krytycznej analizy mocnych i słabych stron różnych rzeczy, badania związków przyczynowo-skutkowych albo po prostu kiedy trzeba przewidzieć właściwości produktu stojącego na półce sklepowej na podstawie jego składu. Wszystko to stanowi podstawę kształtowania obywateli myślących, świadomych zależności panujących w otaczającym ich świecie.

II wersja zadania:

Filiżanki wykonane ze złota nie są zbyt praktyczne, ponieważ:

            `square` A.  mogą pęknąć od gorącej wody.

            `square` B.  mogą się łatwo stłuc podczas używania.

            `square` C.  mogą poparzyć usta w czasie picia.

            `square` D.  gorąca woda może spowodować korozję.

Zadanie w wersji II zbadano na 144 uczniach gimnazjów, aby określić wpływ wstępu do zadania na wyniki uczniów. Uzyskano następujące wyniki:

 Na wykresie 2. przedstawiono rozkład częstości odpowiedzi udzielonych przez uczniów w badaniu.

Wykres 2. Rozkład częstości odpowiedzi udzielonych przez uczniów podzielonych na sześć równolicznych grup. Na osi X zaznaczono poziom ucznia (1 – grupa uczniów, którzy uzyskali najniższe średnie wyniki w chemicznej części testu, 6 – grupa o najwyższych wynikach), zaś na osi Y – odsetek uczniów z danej grupy, którzy wybrali daną odpowiedź.

Ilość odpowiedzi poprawnych wzrosła o 2,4% w stosunku do I wersji zadania. Istotne różnice widać w wynikach dla dystraktora A – zaledwie 5,6% uczniów wybrało tę odpowiedź, co oznacza, że wspomnienie o porcelanie we wstępie do zadania mogło być dla niektórych uczniów mylące. Z kolei ilość wskazań dystraktora D wzrosła o prawie 5%. Z wykresu 2. wynika, że odpowiedź D szczególnie chętnie wybierali uczniowie o średnim poziomie umiejętności (poziom 3). W tej grupie uczniów odpowiedzi D było więcej niż odpowiedzi prawidłowych, co wskazuje, że niektórzy uczniowie o przeciętnych umiejętnościach kojarzyli metale z procesem korozji, natomiast umknęło ich uwadze, że złota to nie dotyczy.    

Słowa kluczowe