I N V E S T I G A T I A – METODA DE INVATAMANT FOLOSITA IN PREDAREA – INVATAREA CHIMIEI

Profesor INES CRISTEA

  1. I. Generalităţi

Investigatia ofera posibilitatea elevului de a aplica in mod creativ cunostiintele insusite, in situatii noi si variate, pe parcursul unei ore sau unei succesiuni de ore de curs. Aceasta metoda presupune definirea unei sarcini de lucru cu instructiuni precise, intelegerea acesteia de catre elevi inainte de a trece la rezolvarea propriu-zisa prin care elvul demonstreaza, si exerseaza totodata, o gama larga de cunostiinte si capcitati in contexte variate.

Investigatia ofera, de asemenea, posibilitatea elevului de a se implica activ in procesul de invatare, realizand permanente integrari si resructurari in sistemul national propriu, ceea ce confera cunostiintelor un caracater operational accentuat. Investigatia stimuleaza initiativa elevilor pentru luarea deciziilor, oferind un nivel de intelegere mult mai profunda asupra evenimentelor si fenomenelor studiate, motivand in acelasi tomp elevii in realizarea activitatilor propuse.

Prin realizarea unei investigatii pot fi urmarite ca elemente esentiale:

–         intelegerea si clarificarea sarcinii de lucru;

–         identificarea procedeelor pentru obtinerea informatiilor necesare;

–         colectarea si organizarea datelor sau informatiilor necesare;

–         formularea si testarea unor ipoteze de lucru;

–         schimbarea planului de lucru sau a metodologiei de colectare a datelor, daca este necesar;

–         colectarea altor date, daca este necesar;

–         motivarea optiunii pentru anumite metode folosite in investigatie;

–         scrierea/prezentarea unui scurt raport privind rezultatele investigatiei.

Demersul investigativ poate fi raportat la trei etape esentiale care trebuie parcurse (vezi si Fairbrother si altii, 1992, p.12):

–         definirea problemei,

–         alegerea metodei/ metodologiei adecvate,

–         identificarea solutiilor.

Abordarea investigatiei se poate plasa la diferite niv\eluri de deschidere, in functie de abilitatile si competentele pe care le solicita din partea elevilor.

In acest sens, se pot compara, spre exemplu, urmatoarele tipuri de investigatii:

  1. Investigati cum temperatura influenteaza solubilitatea substantelor;
  2. Studiati factorii care influenteaza solubilitatea substantelor.

Investigatia Beste complexa in comparatie cu investigatia A, deoarece nu are specificate nici un fel de variabile prin modul de formulare a sarcinii de lucru. In aceasta situatie, deschiderea pe care o ofera in proiectarea demersului investigativ creeaza posibilitati elevului de a-si demonstra deprinderi si competente superioare celor presupuse de realizarea investigatiei A, care reprezinta un tip de sarcina de lucru mult mai structurata.

Din acest punct de vedere, etapele enuntate anterior, specifice unui demers investigativ pot fi descrise astfel:

–   definirea problemei poate fi facuta:

(i) Intr-un mod prescriptiv, care directioneaza clar activitatea elevului. In acest caz, variabilele implicate in investigatie sunt specifice si operationalizate adecvat. Demersul propus este bine structurat.

Sau

(ii) Intr-un mod care accentueaza dimensiunea de explorare. In acest caz, variabilele nu sunt specifice, ci doar domeniul de investigatie.

–         alegerea metodei/metodologiei adecvate poate fi realizata:

(i) Fie de catre profesor, care arata elevilor ce s faca, fie furnizeaza toate informatiile legate de aparatura adecvata, de instrumente, etc.

(ii) Fie de catre elev, care are toata libertatea de a alege metodele corespunzatoare demersului initiat.

–         identificarea solutiilor poate presupune formularea:

(i) Unei singure solutii acceptabile;

(ii) Mai multor solutii acceptabile.

Cele doua puncte extreme prezentate in raport cu etapele mentionate anterior descriu un continuum care evolueaza pe niveluri diferite de deschidere de la activitati investigative cu un caracter bine structurat catre cele cu un caracter de explorare mult accentuat. Gradul de libertate pe care il poate oferi o investigatie depinde in acelasi timp si de nevoile, interesele manifestate de catre elev, dar si de experientele  sale anterioare. Profesorul poate adapta acest demers pentru diferite categorii de elevi, oferindu-le acestora fie mai multe informatii, instructiuni clare de urmat, fie totala libertate de initiativa in realizarea activitatii.

Sarcinile de lucru adresate elevilor de catre profesor in realizarea unei invsetigatii, pot varia ca nivel de complexitate a cunostiintelor si competentelor implicate, dupa cum urmeaza:

–         simpla descriere a caracteristicilor unor obiect, lucruri desprinse din realitatea imediata in diferite moduri a observatiilor inregistreate, prin intermediul desenelor, gtraficelor tabelelor sau hartilor;

–         utilizarea unor echipamente simple pentru a face observatii, teste referitoare la fenomene supuse atentiei elevilor. Aceste observatii constituie baza pentru realizarea unor comparatii adecvate intre fenomenele respective sau intre ( confirmarea sau nu a predictiilor facute).

–          Identificarea factorilor implicati in contextul supus observatiei, prin intermediul aparaturii specifice. Elevii pot repeta observatiile si masuratorile pentru a oferi explicatii pertinente diferentelor sesizate in derularea activitatii. Pe baza inregistrarii sistematice a observatiilor si rezultatelor masuratorilor se emit concluzii prezentate intr-o forma stiintifica si argumentate logic pentru confirmarea predictiilor formulate.

Selectarea echipamentului adecvat realizarii sarcinii, efectuarea unor serii de masuratori,

inregistrarea observatiilor specifice, prezentarea acestora sub forma de concluzii, utilizand tabele, grafice si harti sunt tot atatea operatii care antreneaza elevii intr-o forma de activitate teoretico- practica cu puternice valente formative.

In momentul in care profesorul propune elevilor sai realizarea unei investigatii, trebuie mai intai sa reflecteze asupra raspunsului la urmatoarele intrebari:

–         Ce asteptari are de la elevii sai?

–         Ce cunostinte, notiuni aplica elevii, ce deprinderi si abilitati isi exerseaza si la ce nivel de intelegere se va plasa intregul demers investicativ?

–         Care vor fi rezultatele invatarii in urma realizarii acestei activitati si cum vor fi ele apreciate?

EXEMPLU

Care este cel mai bun material pentru realizarea unui costum de protectie intr-un laborator chimic?

Acest tip de investigatie poate fi utilizat pentru o varietate de scopuri la diferite niveluri de varsta ale elevilor. Domeniul de referinta la care se raporteaza elevii in realizarea activitatii este cel legat de diferitele tipuri de materiale. Pentru a raspunde cerintei acestia trebuie sa aplice cunostinte legate de proprietatile materialelor si de mediul lor de aplicabilitate, fiind necesar sa dezvolte strategii pentru argumentarea alegerii facute. Elevii trebuie sa decida asupra variabilelor implicate de demersul investigativ, sa identifice cele mai bune proceduri metodologice, precum si strategia optima care sa conduca la raspunsul corect pe baza observatiilor inregistrate.

Activitatea didactica desfasurata prin intermediul acestei practici evaluative, poate sa fie organizata individual sau pe grupuri de lucru, iar aprecierea modului de realizare a investigatiei este, de obicei de tip holistic. Criteriile care se stabilesc pentru aprecierea nivelului de realizare al fiecarei etape trebuie clar precizate si cunoscute de catre elevi inca de la inceputul activitatii. Aceste criterii descriu performanta asteptata corespunzator calificativelor sau notelor / punctajelor care se aloca acestora.

Organizarea activitatii de lucru individual sau pe grupuri trebuie sa tina cont de :

–         natura investigatie/ scopul pe care acesta si-l propune;

–         integrarea investigatiei ca parte componenta a lectiei sau ca activitate in sine;

–         modul in care elevii sunt deja obisnuiti sa lucreze in clasa

Adesea, investigatia presupune participarea profesorului in rolul de consilier / sfatuitor in

momentele in care acesta solicita sprijin , intreaga libertate in elaborarea planului de lucru si in derularea observatiilor / experimentelor specifice revenindu-i elevului.In cazul in care se lucreaza in grup, profesorul trebuie sa gaseasca timpul necesar pentru a discuta activitatea tuturor grupurilor implicate in realizarea activitatii respective.

In situatia in care lectia este structurata pe baza unei investigatii, de regula, se urmareste realizarea urmatoarelor etape ( vezi si Fair brother si altii, 1992, p. 22 )

(i) concentrarea asupra problemei de investigat;

(ii) explorarea posibilitatilor de rezolvat / realizat

(iii) raportarea / prezentarea rezultatelor obtinute

(iv) consolidarea cunostintelor/ notiunilor presupuse de realizat investigatiei, valorificarea ideilor elevilor si a demersurilor convergente in identificarea solutiilor;

(v) aplicarea rezultatelor obtinute in sensul relatiilor interdisciplinare care pot fi stabilite si al legaturii cu viata reala.

In acet caz, investigatia devine element de baza in sprijinirea demersului de invatare prin

descoperire. Cum, insa, predarea, invatarea si evaluarea sunt intrerdependente in contextul strategiilor educationale moderne, investigatia reprezinta prin valentele sale formative indiscutabile o metoda care deserveste toate cele trei activitati mentionate anterior.

Prin intermediul investigatiei profesorul poate urmari procesul sau / si realizarea unui produs sau / si atitudinea elevului. Printre calitatile personale ale elevului pe care investigatia le pune in valoare se pot numara:

–         creativitatea si initiativa;

–         cooperarea si participarea la lucrul in echipa;

–         preluarea conducerii/ initiativei in cadrul grupului;

–         constanta si concentrarea atentiei;

–         perseverenta

–         flexibilitatea gandirii si deschiderea catre noi idei

–         dorinta de generalizare

Investigatia, ca instrument de evaluare, constituie o reala sansa pentru elev de a-si pune in

valoare potentialul creativ in aplicarea cunostintelor asimilate, in exploatarea situatiilor noi ( invatare euristica ) sau foarte putin asemanatoare in raport cu situatia anterioara. In acelasi timp, acest tip de activitate dezvolta capacitatea de argumentare, de gandire logica, de rezolvare a problemelor, etc.

II. PROIECTAREA UNEI TEME

FOLOSIND CA METODA DIDACTICA INVESTIGATIA

Abordarea investigatiei se poate plasa la diferite niveluri de deschidere, in functie de abilitatile si competentele pe care le solicitam din partea elevilor.

Se poate aborda prin investigatie atat o sarcina de lucru din cadrul unei lectii dar si ca metoda de predare / invatare si evaluare a unei lectii.

Etapele unui demers investigativ sunt:

  1. formularea de situatii problema
  2. stabilirea ipotezelor
  3. proiectarea modului de lucru
  4. culegerea si investigarea datelor
  5. interpretarea datelor si formularea de concluzii
  6. revizuirea ipotezelor in functie de datele experimentale

II. 1 Sugetii metodologice privind organizarea unei sarcini de lucru din cadrul unei lectii

prin investigatie

  1. 1. Formularea situatiei probleme?

Ce sunt izotopii?

Se dau urmatoarele specii de atomi:

2. Elevii vor formula ipoteze adevarate sau nu, iar profesorul va selecta acele ipoteze valoroase din punctul de vedere al scopului didactic urmarit.

3. Elevii vor stabili modul de lucru:

– indica Z, A pentru fiecare specie de atomi

– calculeaza numarul de protoni ( n )

  1. 4. Prezinta rezultatele sub forma de tabel:
Specia de atomi Protoni

( p, Z )

Numar de masa

( A )

Neutroni

n= A-Z

1 1 0
1 2 1
1 3 2
  1. 5. Formuleaza concluzii pe baza rezultatelor : speciile de atomi cu acelasi numar de protoni ( aceasi sarcina nucleara, dar cu numar diferit de neuroni se numesc IZOTOPI ).
  2. 6. Elevii vor fi solicitati sa noteze izotopii neuronului, stiind ca numarul atomic al acestuia este 10, iar numerele de neuroni pe care ii contin nucleele celor trei izotopi sunt 10,11 si 12.

II. 2 Sugestii metodologice privind organizarea temei: „ INVESTIGAREA PROPRIETATILOR CHIMICE ALE METALELOR”

Secventa temei presupune:

–         identificarea acelor achizitii anterioare ale elevului ( reactia metalelor cu acizii, reactia de oxidere a metalelor, reactia cu apa , etc ) care pot fi puse in conexiune cu noul continut ( proprietati chimice ale fierului, cuprului, aluminiului, caracter metalic, coroziune );

–         invatarea prin descoperire;

Ca strategie de lucru folosita:

–         profesorul ofera pretextul – problema motivat, directioneaza invatarea prin introducerea unor sarcini care favorizeaza invatarea prin descoperire;

–         elevul exprima punctele de vedere proprii referitoare la o anumita problema, la modalitati de rezolvare a acesteia, coopereaza in scopul gasirii solutiilor, ia decizii de ordin personal;

–         modalitatea de organizare este activitatea individuala si in grup.

„Investigarea proprietatilor chimice ale metalelor „ este o tema care se desfasoara pe o perioada

de 2 ore si se poate realiza folosind ca metoda de predare/ invatare investigatia , modalitatea de evaluare fiind investigatia.

Etapele investigatiei vizate in aceasta secventa:

–         stabilirea ipotezelor in scopul rezolvarii unei situatii – problema;

–         proiectarea modului de lucru;

–         culegerea si inregistrarea datelor.

Scopul lectiei:

–         familiarizarea elevilor cu notiuni si concepte specifice unitatii de invatare, prin activitati care investigheaza si analizeaza intrebari stiintifice, prin organizarea pe grupe;

–         dezvoltarea abilitatilor de investigare.

Profesorul formuleaza situatia – problema cu caracter motivat pentru studiul temei.

De exemplu:

Metalele reprezinta majoritatea elementelor din sistemul periodic al elementelor. Este evidenta

importanta acestora datorita utilizarii in viata cotidiana: in industria constructoare de masini, aeronautica, navala, in industria electrotehnica, etc. Unele metale au importanta biologica si fiziologica marcanta: atomii de fier intra in compozitia hemoglobinei, atomii de cupru cresc absortia fierului in intestinul subtire, atomii de potasiu joaca un rol important in mecanismele de reglare a sistemului nervos, etc. Pentru a intelege utilizarile si rolul metalelor este important sa aflam ce proprietati chimice au metalele?

„Ce proprietati chimice au metalele” este problema care va fi rezolvata de elevi printr-un demers investigativ.

Pentru rezolvarea problemei, elevii vor formula ipoteze care pot conduce la „ adevaruri stiintifice „ sau nu, validitatea acestora fiind confirmata sau nu de rezultatele experimentale.

De exemplu:

Metalele reactioneaza cu oxigenul

Metalele reactioneaza cu apa

Metalele reactioneaza cu acizii

Metalele reactioneaza cu aerul

Nu toate metalele reactioneaza cu apa, etc.

Se selecteaza aceste ipoteze care sunt valoroase din punctul de vedere al scopului didactic urmarit, fiecarei grupe revenindu-i sarcina de a verifica cel putin una dintre ipotezele selectate.

O etapa importanta este si identificarea ustensilelor si a substantelor necesare in investigatie, in raport cu ipoteza formulata, De exemplu, pentru a testa reactivitatea metalelor cu apa sunt necesare urmatoarele materiale si ustensile:

Pilitura de fier, panglica de magneziu, granule de zinc, tabla de cupru, folie de aluminiu, apa distilata, eprubete, bec de gaz, trepied, cleste, spatula, cilindru.

In functie de problema care trebuie investigata, elevii elaboreaza modul de lucru.

De exemplu:

–         In patru eprubete, numerotate de la 1 la 4, ce contin apa, se pun cantitati mici din fiecare metal;

–         Se incalzesc eprubetele

–         Se inregistreaza intr-un tabel observatiile

Pentru testarea reactivitatii metalelor fata de oxigen, solutii de acizi, solutii de saruri, se respecta

aceeasi succesiune.

Fiecare grupa, dupa ce desfasoara activitatea experimentala conform cu ipoteza si modul de

lucru propus, inregistreaza datele. Organizarea datelor si interpretarea acestora se desfasoara in lectiile urmatoare.

Aceasta activitate de predare / invatare se finalizeaza printr-o activitate de evaluare formativa.

Evaluarea prin investigatie este o metoda explicata mai jos:

Repere in evaluarea prin investigatie:

  1. Enuntul problemei investigate
  2. Ipoteze/ ipotezele
  3. Modul de lucru
  4. Prezentarea rezultatelor
  5. Formularea de concluzii pe baza rezultatelor
  6. Verificarea / infirmarea ipotezei

Fiecare grupa va raporta activitatea desfasurata la aceasta lectie, pe baza reperelor furnizate de

profesor.

Structura rapoartelor elevilor sub aceasta forma permite evaluarea de catre profesor a activitatii

fiecarei grupe, asigura alocarea unui punctaj obiectiv, permite compararea rezultatelor provenite de la grupe care au investigat aceeasi problema si asigura o cale simpla de sistematizare a rezultatelor investigatiilor la tema urmarita.

Este evident ca pentru aceasta tema „ Investigarea proprietatilor chimice ale metalelor „ reperele pe baza carora elevii vor raporta activitatea desfasurata sunt 2,3,si 4.

Se poate cere elevilor sa raporteze modul de lucru, echipamentul de laborator folosit, observatii ( degajare de gaz, depunere de precipitat, etc ) sub forma grafica.

Alta modalitate de evaluare formativa, prin intermediul unei grile de observare, este ilustrata in continuare.

GRILA DE OBSERVARE

Activitatea experimentala / investigativa Elevul 1 Elevul 2 Elevul 3
Recunoasterea si rezolvarea problemei
Formularea ipotezelor
Explicarea modului de lucru
Observarea atenta si inregistrarea observatiilor
Organizarea datelor colectate
Detectarea discrepantelor in date, precum si asemanarilor si deosebirilor
Comunicarea rezultatelor si formularea concluziilor
INTERESUL STIINTIFIC

Participa activ la discutiile frontale si din cadrul grupului
Se manifesta creativ in studiul diverselor tematici
Se documenteaza folosind surse numeroase si variate

Aceasta grila de observare este menita sa indice comportamentele observabile care tin de

activitatea experimentala si de interesul stiintific al elevilor pe o perioada mai lunga de timp, insumand observatiile cadrului didactic asupra fiecarui elev pe parcursul mai multor unitati de invatare.

II. 3 Sugestii metodologice privind organizarea temei: „ Proprietati chimice ale metalelor”

Secventa acestei teme presupune:

–         Relationarea si sistematizarea informatiilor semnificative identificate in etapa anterioara ( reactii ale metalelor cu oxigenul, apa, acizi, saruri ).

–         Identificarea notiunilor care apar din situatiile – probleme analizate ( reactivitatea diferita a metalelor, caracter metalic ).

–         Caracterizarea noilor notiuni  cu alte notiuni insusite anterior.

–         Sistematizarea procedurilor de lucru ( legate de activitatea investigativa ) si a concluziilor ( descoperirea unei secvente din seria reactivitatii metalelor ).

Ca strategie de lucru folosita, presupune:

–         Un demers de invatare inductiva pri analiza rezultatelor experimentale desfasurate care permit stabilirea unor concluzii si generalizari.

–         Verificarea aplicabilitatii generalizarilor formulate de elevi este o etapa absolut necesara in executarea acestui demers.

–         Modalitatea de organizare este activitatea individuala si de grup.

„ Proprietati chimice ale metalelor „ este o lectie care se poate realiza folosin ca metoda de

predare / invatare investigatia.

Etapele investigatiei urmarite in aceasta secventa:

–         organizarea datelor experimentale sub forma de tabele;

–         interpretarea datelor si formularea de concluzii.

Scopul lectiei:

–         sistematizarea observatiilor efectuate in timpul activitatii de investigare a proprietatilor chimice ale metalelor

–         dezvoltarea abilitatilor de investigare;

–         revizuirea ipotezelor in functie de datele experimentale.

Elevii vor organiza observatiile inregistrate in timpul testarii reactivitatii metalelor cu oxigenul,

apa, solutii de acizi, solutii de saruri, sub forma unor tabele.

De exemplu:

Metalul Magneziu Aluminiul Zinc Fier Cupru
Reactia cu oxigenul din aer Arde cu flacara stralucitoare

Reactie cu degajare de caldura

Reactie cu degajare de caldura Arde cu flacara stralucitoare

Reactie cu degajare de caldura

Arde cu flacara stralucitoare

Reactie cu degajare de caldura

La incalzire se acopera cu un strat de culoare negru–cenusiu

Reactie cu degajare de caldura

Reactia cu apa Reactioneaza lent la incalzire Nu reactioneaza Nu reactioneaza Nu reactioneaza Nu reactioneaza
Reactia cu o solutie diluata de acid clorhidric Reactioneaza cu degajare mai abundenta de gaz Reactie lenta cu degajare de gaz Reactie lenta cu degajare de gaz Reactie lenta cu degajare de gaz Nu reactioneaza
Reactia cu o solutie de CuSO4 Reactia are loc cu depunerea unei substante de culoare rosie. Reactia are loc cu depunerea unei substante de culoare rosie. Reactia are loc cu depunerea unei substante de culoare rosie. Reactia are loc cu depunerea unei substante de culoare rosie. Nu reactioneaza

Pentru studiul reactivitatii diferite a metalelor – descoperirea unei secvente a seriei reactivitatii

Mg, Al, Zn, Fe, Cu – se va testa reactia fiecarui metal cu saruri ale metalelor investigate, pentru fiecare caz existand un tabel similar celui expus anterior.

–         In functie de observatiile experimentale elevii vor I verifica ipotezele formulate. In cazul neconcordantei acestora, elevii vor revizui ipotezele formulate initial.  De exemplu:

„ Metalele reactioneaza cu apa „ se revizuieste sub forma „ Nu toate metalele reactioneaza cu apa” etc.

–         Datele obtinute sunt folosite pentru sistematizarea principalelor proprietati chimice ale metalelor. Elevii vor fi solocitati sa scrie ecuatiile reactiilor investigate.

–         Evaluarea formativa la sfarsitul lectiei „ Proprietatile chimice ale metalelor „ se poate face pri investigatie, rapoartele intocmite de elevi fiind alcatuite pe baza reperelor 4 si 5 , elevii fiind coordonati in vederea formularii unor concluzii referitoare la proprietatile chimice ale metalelor. O alta modalitate de evaluare consta in administrarea unei probe scrise care sa solicite scrierea ecuatiilor reactiilor chimice pentru transformarile studiate.

Datele experimentale obtinute vor fi din nou accesata:

–         Pentru determinarea principalelor proprietati ale fierului , cuprului si aluminiului la lectia „ Fierul, Cupru, Aluminiul.”

–         Pentru identificarea transformarilor M       M  in cazul fiecarei reactii studiate in scopul definirii caracterului metalic la lectia „ Caracterul metalic „ . Pozitia metalelor in sistemul periodic al elementelor”.

–         Pentru identificarea unui segment din seria reactivitatii chimice pentru metalele investigate ( Mg, Zn, Fe, Cu, Al ) la lectia „ Reactivitatea diferita a metalelor „.

BIBLIOGRAFIE

*** Ghid metodologic pentru aplicarea programei de chimie, cls a VII a – a VIII a, Bucuresti 2001.

*** Evaluarea curenta si examenele – ghid pentru profesori . Editura ProGnosis, Bucuresti 2001.

Lasă un răspuns

Acest sit folosește Akismet pentru a reduce spamul. Află cum sunt procesate datele comentariilor tale.