Rdzewienie żelaznych żołnierzyków

Poprawna odpowiedź

1. przyspieszy

2. spowolni

3. spowolni

Wymaganie ogólne

2.1 Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Uczeń opisuje właściwości substancji i wyjaśnia przebieg prostych procesów chemicznych;

Wymaganie szczegółowe

4.7 Powietrze i inne gazy. Uczeń opisuje rdzewienie żelaza i proponuje sposoby zabezpieczania produktów zawierających w swoim składzie żelazo przed rdzewieniem.

Komentarz

Sytuację przedstawioną w zadaniu można nazwać doświadczeniem umiejscowionym w kontekście życia codziennego, które prezentuje wpływ warunków przechowywania żelaznego przedmiotu na szybkość rdzewienia żelaza. Na podstawie jego opisu oraz wiedzy własnej uczeń miał ocenić, które z trzech podanych czynności przyspieszą, a które opóźnią pojawienie się rdzy na żelaznej zabawce umieszczonej w wodzie.

Aby prawidłowo zweryfikować działanie opisane w punkcie 1 uczeń musiał skorzystać z własnej wiedzy: w obecności wody i rozpuszczonych w niej soli proces korozji zachodzi szybciej. Podczas oceniania czynności w punktach 2 i 3 uczeń powinien skorzystać z przedstawionych w zadaniu rezultatów różnego przechowywania żelaznego żołnierzyka i wywnioskować, że kontakt z wodą przyspiesza jego korozję, natomiast brak styczności z tą cieczą opóźnia ten proces. Dalej, uczeń powinien dojść do przekonania, że każda warstwa, która będzie izolować czy zmniejszać kontakt żelaznej zabawki z wodą (i nie zawiera substancji przyspieszających korozję) spowolni proces rdzewienia. Taką warstwą, która będzie blokować dostęp wody do żelaznej powierzchni może być zarówno farba, jak i tłuszcz.

Jak odpowiadali uczniowie

Zadanie zostało zbadane na grupie 198 uczniów z III klasy gimnazjum. 61% z nich rozwiązało je prawidłowo. W poniższej tabeli przedstawiono częstość wyboru poszczególnych odpowiedzi (pogrubioną czcionką oznaczono odpowiedź poprawną).

Zadanie dobrze różnicowało uczniów. Uczniowie, którzy nieprawidłowo ocenili czynność 1, najprawdopodobniej nie wiedzieli, że obecność soli przyspiesza proces rdzewienia. Trudności w ocenie działań 2 i 3 mieli  uczniowie, którzy albo nie potrafili wyciągnąć wniosków z opisanego w zadaniu doświadczenia, albo nie potraktowali farby i tłuszczu jako odpowiednich materiałów nadających się do izolowania żelaznego żołnierzyka od wody. Możliwe też, że uważali, iż tylko farby antykorozyjne mogą tworzyć warstwy ochronne.

Zadanie można wykorzystać na lekcji podczas omawiania sposobów zabezpieczania przed rdzewieniem produktów zawierających w swoim składzie żelazo. Może być ono także wstępem do rozpoczęcia doświadczenia, w którym uczniowie zweryfikują swoje odpowiedzi lub zostać rozwiązane po przeprowadzeniu eksperymentu sprawdzającego wpływ różnych czynników na rdzewienie żelaznych elementów.

Nauczyciel może, jeśli zajdzie taka potrzeba, uprościć zadanie poprzez jego małą modyfikację - zamiast wody wodociągowej użyć wody morskiej. Pozwoli to uczniom rozwiązać zadanie bez posiadania wiedzy na temat rdzewienia. Uczeń, na podstawie wyników przedstawionych w zadaniu i wiedzy z życia codziennego (woda morska jest słona, zawiera więc sól – chlorek sodu) szybciej dojdzie do wniosku, że dodatek soli kuchennej przyspieszy proces rdzewienia żelaza.

Słowa kluczowe

Poprawna odpowiedź

1. - tak

2. - tak

3. - nie

Wymaganie ogólne

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;
3.2 Opanowanie czynności praktycznych. Uczeń projektuje i przeprowadza proste doświadczenia chemiczne.

Wymaganie szczegółowe

4.7 Powietrze i inne gazy. Uczeń opisuje rdzewienie żelaza i proponuje sposoby zabezpieczania produktów zawierających w swoim składzie żelazo przed rdzewieniem.

Komentarz

Umiejętnością mierzoną w tym zadaniu jest wnioskowanie na podstawie obserwacji z doświadczenia. Zadaniem ucznia jest uważne przeanalizowanie rysunków przedstawiających sposoby przechowywania żelaznych figurek oraz zanotowanych przez Tomka obserwacji, a następnie ocenienie, czy na ich podstawie można wysnuć wnioski podane w tabeli. Na podstawie analizy substancji zawartych w naczyniach uczeń powinien dojść do wniosku, że naczynie 1, zawierające tylko powietrze, jest próbą kontrolną, na podstawie której można stwierdzić, czy tlen z powietrza jest czynnikiem wywołującym korozję. Z obserwacji wynika, że żelazna figurka nie uległa zardzewieniu, a więc tlen zawarty w powietrzu nie powoduje korozji. Następnie uczeń powinien przeanalizować zawartość pozostałych naczyń i zauważyć, że zawierają one wodę przegotowaną oraz wodę z kranu. Analizując wpływ wilgoci na proces korozji figurek, należy zauważyć, że tam gdzie nie było wody (próba kontrolna, naczynie 1), żelazna figurka nie uległa korozji, natomiast tam gdzie była woda (próby badawcze w naczyniu 2 i 3), figurki uległy zardzewieniu, a więc wniosek 2 jest prawdziwy. W opisie doświadczeń przeprowadzonych przez Tomka brakuje informacji o tym, aby Tomek wyciągnął skorodowane figurki z naczyń 2 oraz 3 i próbował rdzę w jakiś sposób usunąć, a więc nie ma podstaw do wysunięcia wniosku podanego w punkcie 3.               

Jak odpowiadali uczniowie

Zadanie zostało zbadane na grupie 183 absolwentów gimnazjum. W poniższej tabeli przedstawiono rozkład procentowy ich odpowiedzi (pogrubioną czcionką oznaczono odpowiedź poprawną).

Całe zadanie poprawnie rozwiązało 56,8% badanych uczniów, co nie jest najgorszym wynikiem przy prawdopodobieństwie poprawnego rozwiązania zadania drogą losową wynoszącego 12,5%. Mało który uczeń miał problemy z dostrzeżeniem, że obserwacje z doświadczenia prowadzą do wniosku, iż woda (wilgoć) przyspiesza proces korozji (wniosek 2). Niewykluczone jednak, że na tak wysoki wynik wpływ miały zapamiętane przez uczniów wiadomości na temat korozji. Podpunkt 2 zadania wypadł dużo słabiej – tylko 58% uczniów dostrzegło, że na podstawie przedstawionych informacji nie można wyciągnąć wniosku na temat odwracalności skutków korozji. Wprawdzie pewną przesłanką na temat nieodwracalności procesu korozji była informacja, że żołnierzyki są zrobione z żelaza i trzeba je chronić, aby nie zardzewiały, jednak w zadaniu wyraźnie pytano o wyniki z doświadczenia, a więc poprawna odpowiedź brzmi Nie.     

Warto podkreślić, że zadanie jest doskonałą okazją do przećwiczenia lub powtórzenia z uczniami takich elementów metody naukowej jak rozpoznawanie próby kontrolnej i próby badawczej oraz wnioskowanie na podstawie przeprowadzonych obserwacji. 

Słowa kluczowe