Digitalizácia chemických experimentov pre zlepšenie kvality a podporu výučby chémie na stredných školách

<< Background >>Chémia patrí medzi základné prírodovedné predmety vyučované na stredných školách všeobecného ale aj odborného zamerania. Tento predmet sa vyučuje prakticky na väčšine stredných škôl na Slovensku, v Českej republike a v Srbsku. Na jednotlivých stredných školách je rozsah tohto predmetu rôzny, na gymnáziách sa zvyčajne vyučuje vo všetkých ročníkoch (v 3 ročníkoch ako predmet chémia, vo 4. ročníku je zvyčajne na výber seminár), ale v menšej miere v porovnaní s chemickými školami. Jedným z najdôležitejších a zároveň nenahraditeľným krokom vo výučbe k lepšiemu pochopeniu chémie sú praktické demonštrácie chemických pokusov v rámci ktorých majú žiaci možnosť názorného porozumenia chemického deja, alebo vyučovanej látky. Práve z toho dôvodu sú praktické ukážky, experimenty a laboratórne cvičenia základnou jednotkou vo výučbe chémie. Avšak, na mnohých stredných školách tieto praktické experimenty úplne chýbajú, alebo je limitovaný slabým vybavením laboratórií, drahými chemikáliami a obmedzeniami z hľadiska bezpečnosti práce. Výsledkom je neporozumenie vyučovacej látky zo strany žiakov a následne veľmi malý záujem o štúdium chémie na vysokých školách. Práve z toho dôvodu stredoškolskí učitelia vyjadrili záujem o audiovizuálne materiály.<< Objectives >>Cieľom ChemIQSoc projektu bolo pomocou inovácie a prispôsobenia vyučovacej látky súčasným trendom a rozvoju chémie zvýšiť záujem žiakov o STEM predmety, medzi ktoré patrí aj chémia. Minoritným cieľom bolo aj aj spopularizovať chémiu medzi žiakmi gymnázií a stredných odborných škôl. Medzi ďalšie ciele projektu patrilo aj zvyšovanie kompetencií stredoškolských učiteľov, tak aby vedeli zaujímavým spôsobom vysvetliť súčasné trendy v rôznych oblastiach chémie. Toto sa docielilo prípravou audiovizuálnych materiálov, ktoré sú vhodné na demonštráciu experimentov pre lepšie pochopenie vysvetľovaného učiva, ako aj organizáciou vzdelávacích kurzov na ktorých boli stredoškolským učiteľom prenesené súčasné poznatky a trendy z rôznych oblastí chémie. Zakomponovanie pripravených audiovizuálnych materiálov do výučby výrazne napomohlo k inovácii spôsobu výučby chémie na stredných školách a gymnáziách.<< Implementation >>Na dosiahnutie cieľov projektu sa realizovali nasledovné aktivity:Aktivita 1.: výber konkrétnych praktických experimentov, pre ktoré sa vytvoria audiovizuálne materiály, tak aby odzrkadľovali vzdelávací obsah na stredných školáchAktivita 2.: boli pripravené detailné pracovné postupy vo forme pdf návodov ktoré obsahujú postup, chemikálie, opis jednoduchých zariadení pre výkon experimentu a požiadavky na bezpečné prevedenie experimentu. Ku každému experimentu je priradený pracovný list, ktorý obsahuje pozorovania a záznamy, výpočty, diskusiu a interpretáciu výsledkov. Z dôvodu jednoduchosti sú návody a pracovný list v jednom súbore. Boli pripravené nasledovné audiovizuálne materiály:- 10 experimentov z organickej a farmaceutickej chémie- 11 experimentov z anorganickej chémie- 7 experimentov z klasickej analytickej chémie- 5 experimentov z inštrumentálnej analytickej chémie- 8 experimentov z environmentálnej chémie- 10 popularizačných experimentov všeobecnej chémieAktivita 3.: bola zameraná na ukázanie súčasných poznatkov a trendov z rôznych oblastiach chémie, aby stredoškolskí učitelia mohli prispôsobiť vyučovanú látku súčasným trendom, obohatiť svoj výklad o nové materiály prednesené v zaujímavom, popularizačnom štýle. Vzdelávacie kurzy boli tiež zamerané na rozvoj odborných zručností stredoškolských učiteľov, kde každý učiteľ participoval na príprave a realizácii chemických experimentov. Aktívnou účasťou pri natáčaní videí nadobudli učitelia neoceniteľné skúsenosti, praktické zručnosti a vedomosti pre ďalšiu tvorbu audiovizuálnych materiálov.<< Results >>Výstupom ChemIQSoc projektu sú pripravené pracovné postupy ako pdf návody, pracovné listy a audiovizuálne materiály pre- 10 praktických experimentov z organickej a farmaceutickej chémie- 11 praktických experimentov z anorganickej chémie- 7 praktických experimentov z klasickej analytickej chémie- 5 praktických experimentov z inštrumentálnej analytickej chémie- 8 praktických experimentov z environmentálnej chémie- 10 zaujímavých popularizačných experimentov všeobecnej chémieOkrem toho, výstupom projektu je- Zborník textov pre stredoškolských učiteľov s aktuálnymi a novodobými poznatkami v chémii- 3 zorganizované vzdelávacie kurzy pre učiteľovV návrhu projektu sa predpokladalo, že sa vytvorí aj fotodokumentácia priebehu experimentu. Učitelia stredných škôl však navrhli, že takáto dokumentácia nie je potrebná, pretože by kopírovala pripravené audiovizuálne materiály. Navrhli, aby sa pripravil pracovný list, ktorý by mohli žiaci využívať priamo na laboratórnom cvičení ako súčasť protokolu. Medzi kvalitatívne výsledky projektu patria: - Zlepšenie prístupu k praktickému vzdelávaniu – prístupnosť experimentov aj mimo laboratória, inklúzia žiakov so špeciálnymi potrebami alebo z menej vybavených škôl- Inovácie vo výučbe - modernizácia výučby využitím digitálnych technológií, rozvoj digitálnych zručností žiakov a učiteľov pri používaní DT, interdisciplinarita pri prepojení chémie s informatikou (vyhodnotenie dát)- Zlepšenie pedagogickej praxe - zvýšená kvalita výučby vďaka audiovizuálnym materiálom, ktoré zefektívňujú a zatraktívňujú výučbu, kooperácia učiteľov pri zdieľaní a výmene najlepších praktík medzi partnermi vedie k vytváraniu komplexnejších a lepších vzdelávacích materiálov- Posilnenie motivácie študentov - atraktívne vzdelávanie zvyšuje záujem a motiváciu žiakov o prírodné vedy, zapojenie aktívneho učenia (žiaci sa stávajú aktívnymi účastníkmi procesu učenia, môžu experimenty sami realizovať, upravovať, analyzovať a interpretovať výsledky)- Rozvoj spolupráce medzi školami a krajinami - medzinárodná sieť učiteľov spolupracujúcich na tvorbe audiovizuálnych materiálov a ich implementácii, jazyková a kultúrna výmena (digitálne nástroje umožňujú zdieľanie experimentov v rôznych jazykoch a podporujú interkultúrne porozumenie)- Trvalá udržateľnosť a šírenie výsledkov - otvorené vzdelávacie zdroje: vytvorené digitálne materiály a simulácie sú voľne dostupné širokej komunite učiteľov a študentov, - Nadobudnutie nových zručností učiteľov pomocou aktívneho zapájania sa do prípravy experimentov pre natáčanie, práca pri filmovaní a úprave videí ako aj príprave a úprave zvukových stôp.- Posilnenie analytického myslenia – analýza nameraných dát (žiaci môžu spracovávať a interpretovať údaje pomocou softvérových nástrojov), kritické myslenie (žiaci môžu skúmať alternatívne hypotézy a analyzovať výsledky)