Monitoring powietrza w Trójmieście

Poprawna odpowiedź

I. Fałsz;

II. Fałsz;

III. Prawda

Wymaganie ogólne

1.1 Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie informacji. Uczeń pozyskuje i przetwarza informacje z różnorodnych źródeł z wykorzystaniem technologii informacyjno – komunikacyjnych.

Wymaganie szczegółowe

6.8 Kwasy i zasady. Uczeń interpretuje wartość pH w ujęciu jakościowym (odczyn kwasowy, zasadowy, obojętny)/ wykonuje doświadczenie, które pozwoli zbadać pH produktów występujących w życiu codziennym człowieka (żywność, środki czystości itp.).
7.2 Sole. Uczeń tworzy nazwy soli na podstawie wzorów i odwrotnie/ tworzy nazwy soli na podstawie wzorów i odwrotnie.

Komentarz

Umiejętnością mierzoną w tym zadaniu jest wnioskowanie na podstawie analizy tekstu, zawierającego również dane liczbowe. Aby prawidłowo rozwiązać zadanie, uczeń powinien posiadać wiedzę na temat pH i związku tej wielkości z odczynem roztworu (kwasowy, obojętny, zasadowy).

Zadanie jest skonstruowane wokół problematyki ochrony środowiska naturalnego i opiera się na analizie danych liczbowych uzyskanych z analizy próbek śniegu pobranych w rejonie Trójmiasta. Uczeń proszony jest o określenie, które z trzech stwierdzeń jest prawdziwe, a które fałszywe.

Aby poprawnie sklasyfikować stwierdzenie I (Śnieg z warstwy powierzchniowej pobrany z terenu Sopotu posiada odczyn bardziej kwaśny niż ten pobrany z terenu Gdańska Moreny)  należy:

- zlokalizować w tabeli dane liczbowe określające pH powierzchniowej warstwy śniegu w Gdańsku Morenie i w Sopocie,

- rozumieć, w jaki sposób pH jest związane z odczynem roztworu, w szczególności wiedzieć, że niższa wartość pH oznacza bardziej kwaśny odczyn.

Niższa wartość pH warstwy powierzchniowej śniegu w Gdańsku Morenie wskazuje, że stwierdzenie jest fałszywe.

Określenie prawdziwości stwierdzenia II (Stężenie jonów azotanowych(V) i siarczanowych(VI) jest większe w głębszej warstwie śniegu w obydwu miejscach pomiarowych) oraz stwierdzenia III (W punktach pomiarowych, zarówno na terenie Sopotu, jak i Gdańska Moreny, stężenie jonów siarczanowych(VI) jest większe, niż jonów azotanowych(V)).  wymaga:

- właściwego przyporządkowania wzorów NO₃^- i SO₄^2- nazwom jonów, odpowiednio azotanowemu(V) i siarczanowemu(VI);

-  zlokalizowania w tabeli danych liczbowych określających stężenia poszczególnych jonów w obu lokalizacjach zarówno na powierzchni, jak i na głębokości 5 cm;

- określenia czy dla obu jonów w obu lokalizacjach, wartości stężenia w warstwie głębszej są większe niż w warstwie powierzchniowej (stwierdzenie II);

- określenia czy dla każdej lokalizacji stężenie jonów siarczanowych(V) jest większe od stężenia jonów azotanowych(V) zarówno w warstwie powierzchniowej jak i na głębokości 5 cm (stwierdzenie III).

Ponieważ w Gdańsku Morenie stężenie jonów siarczanowych(VI) jest w warstwie głębszej niższe niż w warstwie powierzchniowej, stwierdzenie II jest fałszywe. Z kolei stwierdzenie III jest prawdziwe, ponieważ wszystkie wartości liczbowe w trzecim wierszu tabeli (stężenie SO₄^2­-) są większe niż znajdujące się nad nimi wartości w wierszu drugim (stężenie NO₃^-).

W badaniu pilotażowym wzięło udział 203 uczniów z klas III szkół gimnazjalnych. Określenie prawdziwości stwierdzenia I dotyczącego pH śniegu nie sprawiło większych trudności uczniom, 81% z nich udzieliło poprawnej odpowiedzi. Oznacza to, że uczniowie w większości prawidłowo wnioskują, kojarząc wzrost kwasowości odczynu ze spadkiem pH. Jest to wynik dość zaskakujący, gdyż zależność ta nie jest oczywista wprost - nawet wśród studentów szkół wyższych wciąż można spotkać się z błędną opinią, że skoro spada pH, to również spada kwasowość (stężenie jonów wodorowych). Bardzo zbliżony wynik osiągnięto dla stwierdzenia III (79% prawidłowych odpowiedzi), co z kolei wskazuje na prawidłowe wnioskowanie na podstawie danych liczbowych. W przypadku stwierdzenia III, choć miało ono konstrukcję bardzo podobną do stwierdzenia III, wyniki były wyraźnie słabsze (60% prawidłowych odpowiedzi). Prawdopodobną przyczyną gorszego wyniku była pewna trudność logiczna w analizie danych liczbowych, z którą uczniowie słabsi (czyli tacy, którzy osiągnęli najniższe wyniki z całego testu) radzili sobie gorzej niż uczniowie lepsi (czyli tacy, którzy osiągnęli najwyższe wyniki z całego testu). Otóż z analizy wynikało, że w trzech zbadanych przypadkach rzeczywiście stężenie jonów było wyższe w głębszej warstwie niż w warstwie powierzchniowej (co sugerowało prawdziwość twierdzenia), a tylko w jednym stężenie jonów w głębszej warstwie była nieznacznie niższe niż w warstwie powierzchniowej. Uczniowie słabsi gorzej radzili sobie z taką niejednoznacznością danych, błędnie określając to stwierdzenie jako prawdziwe.

Zadanie należy uznać za raczej trudne – w całości zostało rozwiązane przez 44% uczniów. Nie jest to złym wynikiem zważywszy, że przypadkowe skreślanie odpowiedzi doprowadziłoby do wyniku 12,5% poprawnych odpowiedzi. Warto podkreślić, że choć zadanie jest dość trudne, to dobrze różnicowało uczniów pod względem umiejętności.

Dodatkowym walorem tego zadania jest zwrócenie uwagi uczniów na problematykę ochrony środowiska, zwłaszcza na znaczenie ciągłego monitorowania zawartości substancji szkodliwych w bezpośrednim otoczeniu.

Słowa kluczowe

Poprawna odpowiedź

I. Tak

II. Nie

Wymaganie ogólne

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

Wymaganie szczegółowe

4.1 Powietrze i inne gazy. Uczeń wykonuje lub obserwuje doświadczenie potwierdzające, że powietrze jest mieszaniną/ opisuje skład i właściwości powietrza.
4.10 Powietrze i inne gazy. Uczeń wymienia źródła, rodzaje i skutki zanieczyszczeń powietrza/ planuje sposób postępowania pozwalający chronić powietrze przed zanieczyszczeniami.
6.8 Kwasy i zasady. Uczeń interpretuje wartość pH w ujęciu jakościowym (odczyn kwasowy, zasadowy, obojętny)/ wykonuje doświadczenie, które pozwoli zbadać pH produktów występujących w życiu codziennym człowieka (żywność, środki czystości itp.).
6.9 Kwasy i zasady. Uczeń analizuje proces powstawania kwaśnych opadów i skutki ich działania/ proponuje sposoby ograniczające ich powstawanie.

Komentarz

Zadanie jest skonstruowane wokół problematyki ochrony środowiska naturalnego i opiera się na porównaniu wartości pH próbek śniegu pobranych w rejonie Trójmiasta. Uczeń proszony jest o wskazanie, czy dwa zaproponowane wyjaśnienia są prawidłowe, czy też nie.

W pierwszym etapie rozwiązywania zadania, uczeń powinien przypomnieć sobie w jaki sposób pH jest związane z odczynem roztworu, a tym samym ze stężeniem substancji o charakterze kwasowym. Następnie, aby poprawnie zweryfikować wyjaśnienie I (Na terenie Sopotu występuje większa zawartość substancji zobojętniających kwaśne tlenki w powietrzu)  należy:

-  wykorzystać wiedzę nt. zanieczyszczeń powietrza o charakterze kwasowym oraz na temat reakcji zobojętnienia;

- skojarzyć fakt, że obecność w powietrzu substancji zobojętniających zanieczyszczenia kwasowe może prowadzić do obniżenia stężenia tych ostatnich wskutek reakcji zobojętnienia, co bezpośrednio prowadzi do wniosku, że wyjaśnienie I jest prawidłowe.

Natomiast w przypadku wyjaśnienia II (Na terenie Sopotu punkty poboru próbek śniegu zlokalizowane były bliżej ulic o dużym natężeniu ruchu komunikacyjnego) należy:

- wykorzystać wiedzę na temat źródeł kwasowych zanieczyszczeń powietrza, a zwłaszcza fakt, że pracy silnika spalinowego towarzyszy emisja do atmosfery tlenków o charakterze kwasowym;

-     w wyniku rozumowania dojść do wniosku, że stężenie kwasowych zanieczyszczeń w śniegu powinno być wyższe w pobliżu miejsc o dużym natężeniu ruchu komunikacyjnego, zatem pH śniegu w takich miejscach powinno być niższe, a nie wyższe; to z kolei bezpośrednio prowadzi do wniosku, że wyjaśnienie II jest nieprawidłowe, gdyż dane w tabeli wskazują na coś wręcz przeciwnego.

Zidentyfikowanie poprawności wyjaśnienia I sprawiło umiarkowane trudności uczniom – 72% z nich udzieliło poprawnej odpowiedzi. Wydaje się, że uczniowie w większości rozumieją koncepcję pH, a zwłaszcza prawidłowo wnioskują, że obecność substancji neutralizujących kwasy może prowadzić do obniżenia stężenia zanieczyszczeń kwasowych w środowisku. Natomiast prawidłowa ocena wyjaśnienia II okazała się bardzo trudna, prawidłowych odpowiedzi udzieliło tylko 32% uczniów, a więc grubo poniżej progu 50% dla wyboru czysto losowego. Ten wynik świadczy, że uczniowie w większości:

-     nie orientują się, że w wyniku spalania paliwa w silniku samochodowym powstają zanieczyszczenia o charakterze kwasowym (głównie tlenki azotu, które dalej mogą się przekształcać w kwas azotowy(V));

-     nie kojarzą wyższego natężenia ruchu samochodowego z wzmożoną emisją zanieczyszczeń o charakterze kwasowym.

Te konkluzje wskazują, że realizacja punktu 6.9. Uczeń analizuje proces powstawania kwaśnych opadów i skutki ich działania podstawy programowej jest niepełna, pozostawiając istotne luki w zakresie rozumienia genezy kwaśnych deszczów (przecież emisje samochodowe, poza emisjami przemysłowymi, są jedną z dwóch najważniejszych przyczyn powstawania tego zjawiska).

Zadanie należy uznać za trudne - w całości rozwiązało je 27% uczniów, a więc na poziomie przypadkowego skreślania odpowiedzi (25% dla tego zadania).

Słowa kluczowe