Straty przy gotowaniu

Poprawna odpowiedź

A1

Wymaganie ogólne

1 Wykorzystanie wielkości fizycznych do opisu poznanych zjawisk lub rozwiązania prostych zadań obliczeniowych.

Wymaganie szczegółowe

2.2. Energia. Uczeń posługuje się pojęciem pracy i mocy
2.3. Energia. Uczeń opisuje wpływ wykonanej pracy na zmianę energii
2.6. Energia. Uczeń analizuje jakościowo zmiany energii wewnętrznej spowodowane wykonaniem pracy i przepływem ciepła
2.10. Energia. Uczeń posługuje się pojęciem ciepła właściwego, ciepła topnienia i ciepła parowania
9.5. Wymagania doświadczalne. Uczeń wyznacza ciepło właściwe wody za pomocą czajnika elektrycznego lub grzałki o znanej mocy (przy założeniu braku strat)

Komentarz

Zadanie składało się z dwóch części, badających nieco inny aspekt tego samego zjawiska.

Pierwsze pytanie miało na celu zbadanie czy uczeń ma świadomość, że straty energii w czasie  gotowania skutkują wydłużeniem tego czasu.  Przy stałej szybkości dostarczania energii (czyli stałej mocy czajnika) wydłużenie to wynika to wprost z faktu konieczności dostarczenia dodatkowej energii równej energii strat.

Znaczna część uczniów rozwiązałaby zapewne tę część zadania nieco intuicyjnie. Przeprowadzone wśród uczniów klas I LO badanie wykazuje jednak, że intuicja ta idzie w parze z ogólnym poziomem umiejętności ucznia i wśród tych najsłabszych zdecydowanie zawodzi.  Badaną populację podzielono na sześć grup pod względem wyniku osiągniętego z całego testu. W najsłabszej grupie błędnych odpowiedzi było niemal połowa, podczas gdy w grupie uczniów o najwyższych wynikach błędne odpowiedzi trafiały się sporadycznie. W całej badanej populacji poprawną odpowiedź wskazało niemal 80% uczniów.

Część druga zadania była niewątpliwie dla wielu uczniów pułapką.  Praca, jaką wykonuje prąd w spirali grzejnej czajnika, może kojarzyć się z czymś zupełnie innym, niż energia zużyta na ogrzanie wody. Tymczasem faktycznie cała pobrana z sieci elektrycznej energia zmieniana jest w spirali czajnika w energię wewnętrzną, z której część zostaje następnie przekazana wodzie, a część otoczeniu (w tym samemu czajnikowi).

W przeprowadzonym badaniu poprawnej odpowiedzi udzieliło wprawdzie 42% uczniów, jednak wszystko wskazuje na to, że znaczna ich część zrobiła to bądź losowo, bądź wskutek „złapania się” w zastawioną pułapkę, gdyż brak korelacji między rozwiązaniem tej części zadania a ogólnym wynikiem ucznia.

Zadanie odnosi się wprost do punktu 2.6 podstawy programowej w gimnazjum: „uczeń analizuje jakościowo zmiany energii wewnętrznej spowodowane wykonaniem pracy i przepływem ciepła”.

Z tego względu można je wykorzystać w czasie lekcji jako ciekawy punkt wyjścia do dyskusji („dlaczego tak sądzicie?” „co stało się z pracą jaką wykonał prąd w spirali?”). Można też wykorzystać je jako ciekawe rozszerzenie obowiązkowej lekcji doświadczalnej  opisanej w punkcie 9.5 postawy programowej: „uczeń wyznacza ciepło właściwe wody za pomocą czajnika elektrycznego lub grzałki o znanej mocy (przy założeniu braku strat)” – poprzez pokazanie jakościowe tych strat i ich źródła.

Słowa kluczowe