Sistematično uvajanje uporabe računalniškega merilnega kompleta Vernier pri pouku kemije

Šola Gimnazija Novo mesto
Avtor/-ji primera Branka Klemenčič
Ime/Naslov dejavnosti Sistematično uvajanje uporabe računalniškega merilnega kompleta Vernier pri pouku kemije
Vrsta dejavnosti Uporaba računalniških programov, uporaba merilnega kompleta Vernier pri pouku kemije
Nosilni predmet/-i Kemija
Sodelujoči predmeti Informatika, matematika, posredno tudi fizika, biologija in geografija
Trajanje (število ur) Vsaj 4 ure v vsakem letniku
Število ponovitev 4 ponovitve
Ciljna skupina Dijaki vseh letnikov
Število vključenih dijakov 650–700 dijakov v šolskem letu
Število sodelujočih učiteljev 3 učitelji kemije, v 1. letniku tudi učitelja informatike in matematike
Zunanji sodelavci; institucije -
Cilji dejavnosti/Učni cilji
  • V pedagoško prakso vseh učiteljev kemije vpeljati računalnik v vlogi merilnega instrumenta.
  • Sistematično in načrtno razvijati različne kompetence.
  • Prednostno razvijati dve temeljni kompetenci, nujni za razvoj kompleksnega in kritičnega mišljenja v znanosti (naravoslovju) in tehnologiji, tj. matematično kompetenco in digitalno pismenost.
Kratek opis Pri različnih laboratorijskih vajah uporabljamo naslednje merilnike Vernier: merilnik za merjenje temperature, merilnik tlaka v plinih, barometer, GPS-sprejemnik, merilnik kisika v zraku, merilnik raztopljenega kisika v vodi, merilnik ogljikovega dioksida v zraku, merilnik prevodnosti, pH-merilnik, kolorimeter, števec kapljic, spektrofotometer, merilnik napetosti, merilnik toka in ionoselektivne elektrode (NO3-, NH4+, Ca2+; CO32-).
V 1. letniku pri  timski uri v povezavi z informatiko in matematiko dijake seznanimo s programsko opremo LoggerPro in spletno stranjo podjetja Vernier. Dijaki si na svoje domače računalnike namestijo programsko opremo in izdelajo grafe po namišljenih rezultatih meritev. Rezultate ročno vnesejo, jih statistično analizirajo, s preračunavanjem vstavijo nove stolpce, izberejo prilagoditveno funkcijo in na koncu izdelajo ustrezno naslovljen graf, opremljen z legendo, enačbo krivulje in ustrezno izbranimi osmi. Nato jih seznanimo še z vmesnikoma LabPro in LabQuest.
Prva laboratorijska vaja, ki jo izvedemo v 1. letniku,  je vezana na učni sklop Povezovanje gradnikov. Dijaki poskušajo poiskati namišljenega požigalca bližnje brunarice s pomočjo preučevanja jakosti molekulskih sil pri različnih alkoholih, pri čemer uporabljajo temperaturni merilnik. S temperaturnim merilnikom se dijaki srečajo v 1. letniku še pri preučevanju energijskih sprememb kemijskih (eksotermna in endotermna kemijska reakcija) in fizikalnih procesov (raztapljanje) in v 3. letniku pri dokazovanju toplogrednega učinka plina ogljikovega dioksida in energijske vrednosti etanola.
Z merilnikom toka se dijaki srečajo v 2. letniku pri določanju Avogadrove konstante pri temi Redoks procesi.
Merilnik napetosti uporabijo v 2. letniku pri določanju napetosti različnih galvanskih členov.
Merilnik tlaka uporabijo v 2. letniku pri katalizi vodikovega peroksida z različnimi katalizatorji in v 4. letniku pri izpeljavi splošne plinske enačbe.
S števcem kapljic se samo demonstrativno seznanijo v 2. letniku pri nevtralizacijski titraciji močne in šibke kisline z močno bazo. Pri isti vaji se seznanijo tudi s pH-merilnikom, ki ga samostojno uporabijo v 2. letniku za merjenje pH različnih raztopin (izdelki vsakdanje rabe, raztopine soli, raztopine kislin in baz različnih koncentracij) in v 3. letniku za spremljanje pH pri raztapljanju različnih tablet C-vitamina.
Merilnik prevodnosti spoznajo pri demonstracijski vaji ugotavljanja prevodnosti različnih raztopin soli enakih koncentracij (0,1 M NaCl in 0,1 M CaCl2) in ga uporabijo pri primerjanju različnih vrst voda, in sicer glede količine raztopljenih soli (destilirana voda, morska voda, deževnica, voda iz vodovoda itd.).
Z merilniki za kisik in ogljikov dioksid v zraku se srečajo pri demonstracijski vaji enodnevnega spremljanja količine obeh plinov v učilnici, medtem ko se z merilnikom za določanje raztopljenega kisika v vodi seznanijo pri demonstracijski vaji Spremljanje topnosti kisika v odvisnosti od temperature.
Kolorimeter uporabijo samo dijaki, ki si v 2. letniku izberejo izbirne ure kemije. Z njim določajo količino železa v šumeči železovi tableti in vsebnost laktoze v mleku.
V sodelovanju z učitelji geografije, fizike, biologije in športne vzgoje smo za 2. letnik pripravili orientacijski pohod, na katerem dijaki na eni postaji analizirajo vodo. Pri izvedbi dijaki uporabijo GPS-merilnik, merilnik temperature, pH-merilnik in ionoselektivne elektrode (NO3-, NH4+, Ca2+; CO32-).
Evalvacija V vseh oddelkih sproti izvajamo tudi evalvacijo in samoevalvacijo. Povratna informacija dijakov nas  vedno usmerja k izboljšavam obstoječih laboratorijskih vaj. Po izvedeni vaji se učitelji kemije pogovorimo in vnesemo spremembe v laboratorijsko navodilo.
Ugotovitve Po izvedenih evalvacijah ugotavljamo, da je računalniško podprto laboratorijsko delo pri dijakih dobro sprejeto. Uporabo merilnikov Vernier dijaki sprejemajo kot popestritev ur kemije in možnost za razvijanje miselnih veščin, saj se eksperiment ne zaključi z meritvijo, temveč s temeljito obdelavo merilnih podatkov in z oblikovanjem zaključkov.
Delo z računalniki je za dijake zabavnejši del pouka kemije. Po zadnji evalvaciji kar 82 odstotkov dijakov ocenjuje uporabo vmesnikov Vernier kot dobrodošlo popestritev pouka, 7 odstotkov dijakov pa meni, da so vaje prezahtevne in da ne razumejo navodil. Začetne težave z nastavitvijo eksperimenta so izzvenele. Kar 75 odstotkov dijakov 2. in 3. letnika je sposobnih po navodilu samostojno izvesti eksperiment, kritično ovrednotiti rezultate in jih s pomočjo programske opreme LoggerPro ustrezno prikazati v laboratorijskem poročilu.
Dodana vrednost V nekaterih raziskavah je bilo ugotovljeno, da je uporaba računalnikov za zajemanje podatkov v realnem času med najbolj zapostavljenimi načini rabe IKT v Sloveniji. Merilni kompleti Vernier so eni od prvih poskusov uvajanja računalniško podprtega laboratorija v slovenske šole.
Prednost uporabe merilnih merilnikov Vernier vidimo v tem, da se pozornost dijaka preusmeri od merjenja k opazovanju in vrednotenju eksperimenta. Dijaki v treh šolskih letih z uporabo merilnikov Vernier in programske opreme LoggerPro razvijajo  različne kompetence, ki so predvidene z učnim načrtom, saj računalniško načrtovane laboratorijske vaje v ospredje postavljajo posameznika, ki preko aktivnih oblik učenja postopoma izgrajuje svoje znanje.
Prenosljivost Dijaki se pri pouku kemije naučijo rokovati z merilnim kompletom Vernier in programsko opremo LoggerPro. Pridobljeno znanje lahko uporabijo tudi pri fiziki, biologiji in geografiji.
Nujni izvedbeni pogoji Zadostno število merilnih kompletov Vernier za nemoteno delo v manjših skupinah dijakov (2-4 dijaki v skupini).
Dostopnost programa LoggerPro dijakom na svojih domačih računalnikih.
Strokovna skupina Konzorcija splošnih gimnazij je opravila temeljni strokovni in jezikovni pregled objavljenih predstavitev primerov dobre prakse. Za vsebinsko in jezikovno ustreznost prilog strokovna skupina konzorcija ne odgovarja.