Pomiary objętości

Poprawna odpowiedź

B

Wymaganie ogólne

3.1 Opanowanie czynności praktycznych. Uczeń bezpiecznie posługuje się prostym sprzętem laboratoryjnym i podstawowymi odczynnikami chemicznymi;

Wymaganie szczegółowe

Komentarz

Koniecznym elementem eksperymentów są obserwacja i pomiar. Dokonywanie różnego rodzaju pomiarów stanowi więc domenę przedmiotów przyrodniczych. Sprawą pierwszorzędną jest , aby to sam uczeń dokonywał pomiaru, a nie tylko interpretował wyniki, które podano w książce lub które odczytał ze sprzętu nauczyciel. W podstawie programowej przedmiotu chemia dla III etapu edukacyjnego zapisano, że uczeń bezpiecznie posługuje się prostym sprzętem laboratoryjnym, zaś w „Szczegółowych uwagach o realizacji podstawy programowej” można znaleźć zapis, że szczególną uwagę należy zwrócić na (…) prawidłowe posługiwanie się podstawowym szkłem i sprzętem laboratoryjnym. Celem zadania było więc sprawdzenie, czy uczniowie w praktyce szkolnej samodzielnie posługiwali się prostym szkłem laboratoryjnym – cylindrem miarowym.

Ułożenie zadania dotyczącego pomiaru w chemii na poziomie gimnazjum nie jest prostą sprawą. Do wyboru mamy bowiem jedynie kilka najbardziej podstawowych sprzętów laboratoryjnych. Wielkości, których pomiaru można dokonywać bezpośrednio na lekcjach chemii w gimnazjum, to: masa, temperatura, czas i objętość. Ponieważ w laboratoriach coraz częściej dokonuje się pomiaru masy przy użyciu wygodnych wag elektronicznych, a pomiary czasu należą raczej do domeny fizyki, w zadaniu poruszono problem pomiarów objętości przy użyciu cylindra.

Aby prawidłowo rozwiązać prezentowane zadanie, należy odnaleźć dolną część menisku na powierzchni mierzonej cieczy, a następnie zinterpretować skalę i zastosować podziałkę pomiarową, którą wyraźnie widać na zdjęciu cylindra.

Jak odpowiadali uczniowie?

W tabeli przedstawiono rozkład procentowy odpowiedzi uczniów na pytanie postawione w poleceniu do zadania (prawidłową odpowiedź wytłuszczono).

 Prawdopodobieństwo przypadkowego udzielenia prawidłowej odpowiedzi wynosiło w tym zadaniu 20%. Prawidłowej odpowiedzi B udzieliło prawie 70% uczniów. Najbardziej atrakcyjny z dystraktorów, odpowiedź C, cieszył się wybieralnością 11,8% – uczniowie, którzy udzielili nieprawidłowej odpowiedzi, najczęściej odczytywali poziom cieczy w cylindrze, wybierając dokładnie środek wysokości menisku wklęsłego. Dystraktor D – szczyt menisku – wybrało 8% uczniów. Niecałe 2% uczniów najprawdopodobniej niepoprawnie odczytało skalę na cylindrze – nie zauważyło, że poziom 75 cm³ oznaczony jest na przedstawionym zdjęciu za pomocą przedłużonej kreski (odpowiedź A). Udzielenie odpowiedzi E, sugerującej, że z zamieszczonego rysunku nie da się odczytać poziomu cieczy, może oznaczać, że wybierający je uczniowie nigdy nie mieli do czynienia z pipetą czy cylindrem miarowym, a więc podstawowym sprzętem laboratoryjnym.

Na wykresie zamieszczonym poniżej przedstawiono procent prawidłowych odpowiedzi udzielonych w tym zadaniu przez uczniów podzielonych na osiem równolicznych grup. Uczniowie z grupy pierwszej uzyskali najniższe średnie wyniki w całym teście, a z ósmej – najwyższe.

Dane źródłowe do przygotowania wykresu pochodzą z badania Pracowni Przedmiotów Przyrodniczych „Laboratorium myślenia”.

Z analizy wykresu wynika, że nawet 40% najsłabszych uczniów udzieliło prawidłowej odpowiedzi w zadaniu. Wraz z rosnącym poziomem umiejętności uczniów odsetek prawidłowych odpowiedzi rośnie i osiąga powyżej 80% w ósmej grupie uczniów, którzy zdobyli największą liczbę punktów z całego zestawu zadań.

Inna wersja zadania, wykorzystana w innym badaniu Pracowni Przedmiotów Przyrodniczych IBE, znacznie trudniejsza dla uczniów, wymagała odczytu poziomu cieczy w pipecie wielomiarowej („serologicznej”, zazwyczaj stosowanej w biologii), na której podziałka została narysowana „odwrotnie” niż na standardowym cylindrze.

Ile wody znajduje się w pipecie przedstawionej na rysunku

A.     20  cm³
B.     19,8 cm³
C.     19,9  cm³
D.     20,2  cm³
E.      z zamieszczonego rysunku nie można tego odczytać.  

źródło ilustracji: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4e/Meniscus.jpg/427px-Meniscus.jpg (zmodyfikowana)

Jak odpowiadali uczniowie? W tabeli przedstawiono rozkład procentowy odpowiedzi uczniów na pytanie postawione w poleceniu do zadania (prawidłową odpowiedź wytłuszczono).

W tym wypadku prawidłową odpowiedź E wybrało jedynie niecałe 30% (dokładnie 28,9%) uczniów. Widać, że drugą najczęściej wybieraną odpowiedzią (najatrakcyjniejszym dystraktorem) jest odpowiedź D. Uczniowie, którzy wybrali tę odpowiedź (1/4 wszystkich uczniów), próbowali traktować przedstawioną pipetę w taki sposób jak standardowy cylinder pomiarowy (u którego podziałka 0 znajduje się na samym dole naczynia).

UWAGA DO ZADANIA: Opis umiejętności mierzonych w zadaniu można uzupełnić o następujące podpunkty z podstawy programowej przedmiotu fizyka dla III etapu edukacyjnego:

3.4 Uczeń stosuje do obliczeń związek między masą, gęstością i objętością ciał stałych i cieczy, na podstawie wyników pomiarów wyznacza gęstość cieczy i ciał stałych.

8.12 Uczeń planuje doświadczenie lub pomiar, wybiera właściwe narzędzia pomiaru; (…).

Słowa kluczowe